大型柔性航天器動力學與振動控制研究進展
摘要：隨著航天重大工程的逐步實施,航天器正朝著超高速、超大尺度、多功能的方向發(fā)展,其面臨的發(fā)射和運行環(huán)境也更加惡劣.航天器發(fā)射過程中的振動及其主/被動控制、在軌運行中大型柔性航天器動力學建模與動態(tài)響應分析、結構振動與飛行器姿態(tài)的混合控制等問題越來越復雜且難于處理;航天器結構的大型化和柔性化(如大陣面天線和太陽翼等)也對其地面試驗和半實物仿真提出了挑戰(zhàn).本文著重介紹大型柔性航天器涉及到的動力學與振動控制問題,包括航天器發(fā)射過程中的整星隔振,大型柔性結構動力學建模與振動響應分析,大型柔性航天器的結構振動與姿軌控耦合動力學及其混合控制等.提煉出航天動力學與控制領域中亟待解決的若干基礎科學問題,包括:多剛柔體系統(tǒng)動力學建模與模型降階(涉及大變形柔性體動力學建模、多求解器合作仿真、模型降階、組合結構動力學建模的解析方法等);復雜結構狀態(tài)空間模型構建方法與能控性(涉及狀態(tài)空間模型構建的理論與實驗方法、復雜結構振動控制系統(tǒng)的能觀性與能控性等);航天器姿態(tài)運動與大型柔性結構振動的混合控制律設計(涉及姿態(tài)機動與結構振動的魯棒混合控制、執(zhí)行機構與壓電控制器的協(xié)同控制等).
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