哑铃型航天器刚-柔耦合动力学建模与仿真分析

作     者：王博洋 刘铸永 郑鹏飞 Wang Boyang;Liu Zhuyong;Zheng Pengfei

作者机构：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201109 

基　　金：国家自然科学基金项目(11772188) 上海宇航系统工程研究所项目(20GFH-HT01-246) 

出 版 物：《动力学与控制学报》 (Journal of Dynamics and Control)

年 卷 期：2021年第19卷第6期

页      码：25-32页

摘      要：为满足深空探测的需求,需要构建一种全新的哑铃型航天器.由于构型和质量分布的差异,传统"中心刚体+柔性附件"动力学模型将不再适用,因此必须针对该构型建立一种高效准确的动力学模型.本文基于小变形假设,利用浮动坐标法,采用多体系统动力学单向递推组集方法,建立了哑铃型航天器的刚-柔耦合动力学模型.该模型考虑了哑铃型航天器的轨道-姿态-变形之间的耦合效应,保留了全部变形高次耦合项.通过采用本文方法建立的"刚体-桁架-刚体"模型和已有的两种哑铃型航天器模型,对典型算例进行动力学仿真和比较.仿真结果表明,本文模型很好地反映了哑铃型航天器的刚-柔耦合动力学特性,末端物体的转动惯量将会影响系统的动力学响应,不能简单忽略.本研究将为哑铃型航天器的总体设计,特别是控制规律的设计,提供重要的技术支持.

主 题 词：哑铃型航天器 刚-柔耦合动力学 多体系统 单向递推组集方法 数值仿真 

学科分类：08[工学] 0825[工学-环境科学与工程类] 

D　O　I：10.6052/1672-6553-2020-107

馆 藏 号：203106843...