面向分布式振动控制的大型空间结构动力学建模

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• 论文作者：王恩美 ; 邬树楠 ; 谭述君 ; 吴志刚
• 年：2016
• 作者机构：大连理工大学;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室;
• 论文关键词：大型空间结构 ; 动力学建模 ; 分布式控制 ; 振动控制 ; 集中控制
• 会议召开时间：2016-10-23
• 会议录名称：第二届可展开空间结构学术会议摘要集
• 语种：中文
• 分类号：V414
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第二届可展开空间结构学术会议
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国航天科技集团公司科技委、中国力学学会、中国振动工程学会、中国宇航学会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：98k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

航天任务需求使大型空间结构的应用越来越广泛(如大型高精度反射器、空间太阳能电站等),受空间环境温度变化、姿态调整、轨道机动、执行机构在轨工作等影响,大型空间结构往往出现低频持续振动现象,从而对系统性能造成不利影响。这类结构的振动控制主要难点在于复杂的结构动力学特性以及数目庞大的观测量与控制量。传统的集中控制技术需要利用所有的模型信息和观测量来计算全体控制量,使控制器的设计与求解的复杂性急剧增加;而分布式控制则充分利用大型空间结构自身的周期性特点,通过分布式建模技术,只需设计子结构的独立控制器,利用自身和周边子结构的信息求解控制量,从而大大简化了控制器的设计和求解过程。因此,分布式建模是实现分布式控制的前提,也影响着整体的控制效果。为建立面向分布式振动控制的大型空间结构动力学模型,首先将大型空间结构划分为多个周期子结构并确定子结构间的交互区域;基于有限元建模方法,建立包含与时间及与空间相关的两种状态变量的子结构动力学模型;然后,研究分布式建模中交互区域大小与子结构大小之间的关系、对分布式模型有效性的影响等。最后,给出动力学模型的数值仿真结果。与面向集中控制的模型相比,面向分布式振动控制的大型空间结构动力学模型维数大幅减小,具备的重复性允许动力学模型拼装扩展,实现简单,为下一步要开展的大型空间结构的分布式振动控制打下了基础。

引文