卫星太阳帆板展开过程动力学

admin · 发表于 2022-9-2 22:12:51

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雅宝题库解析：
对卫星太阳能电池板展开进行动力学研究，能够得到卫星太阳能电池板的完整展开特性。事实上，自从太阳能电池板成为卫星的主要能量源以来，研究人员就对电池板展开的动力学研究产生了浓厚的兴趣并给予了足够的关注。一个卫星可以有很多的结构设计方案，在解决具体题目时会十分复杂，这篇论文的中心就是在这个领域进行研究，找到最佳的解决方案。研究中，我们关注太阳能电池板展开的动力学特性，包括：力，力矩，角速度和展开结束时在失重条件下的锁定冲击。众所周知，这些特性可以通过太阳能电池板动力学分析得到，是展开中最关键的部分，因此，为了减小风险，在地面进行仿真模拟十分重要。一般卫星有2到8个太阳能电池板，可以看做是刚体。它们是由轻铝蜂窝夹层和碳纤维增强的塑性面板组成，并通过铰链连接到卫星主体。发射时太阳能电池板是存放在发射器中，进入轨道后，安装在内部面板铰链上的预紧弹簧提供作用力，将电池板展开。为了在展开中达到最佳的协调效果，使用闭环控制回路（CCLs）。使用阻尼器以限制展开速度。在论文中，介绍了一些建立太阳能电池板展开动力学模型的理论和方法，并选择其中的一种建立了运动方程。由于随着电池板数量增加，会产生大量的方程，在数学上会变得十分复杂，容易产生错误的结果，因此在建立运动方程后，进行了模拟计算，以验证模型的准确性。本论文的主要成就是提出了一个包括有太阳能电池板每个主要组件运动方程的数学模型，并使用Matlab中的SimMechanics软件建立了动力学仿真模型，通过它可以确定太阳能电池板展开过程中的动力学参数，包括了展开过程的所有重要状况。通过仿真模型，可以像运动方程一样，实现关于起始角度、结束速度、锁定冲击力矩和展开时间变化的动力学模拟，这些是动力学展开模拟获得的主要信息。本文采用拉格朗日方法建立了动力学方程，利用SimMechanics求解常微分方程组来获得作用力、力矩和最终的运动情况。为了评估所提出的动力学模型的性能，进行了大量的模拟，分析特定条件下的模型响应，得到了主要的太阳能电池板动力学参数。为了在虚拟现实动画中进行模拟，利用VRML（虚拟现实建模语言）软件进行了建模，在不同视角下实现了可视化。

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