在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模 |
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引用本文: | 王恩美,邬树楠,吴志刚.在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模[J].力学学报,2020,52(3). |
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作者姓名: | 王恩美 邬树楠 吴志刚 |
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作者单位: | 大连理工大学航空航天学院,大连116024;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,大连116024 |
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基金项目: | 国家自然科学基金;国家自然科学基金 |
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摘 要: | 在轨组装是未来超大型空间结构最有发展潜力的构建方式之一,组装过程中空间结构尺寸逐渐增长、动力学特性也随之改变,给结构主动控制任务带来了新的挑战.针对这一问题,提出一种在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模方法.首先,建立不同类别组装模块的基础模型库,以用于后续直接调用;然后,定义模块的邻接关系矩阵以描述在轨组装过程中空间结构的变化,并根据在轨组装任务特点,设计了面向分布式控制的智能组件结构形式;在有限元建模方法的基础上提出"节点自由度加载"方法,利用模块的基础模型库与邻接关系矩阵,分别建立智能组件和空间结构整体的动力学模型,该模型可随组装的进行同步自适应更新;最后,以在轨组装桁架结构为例,给出组装碰撞冲击下动力学建模与分布式主动控制数值仿真.结果表明,在轨组装过程中桁架结构整体的动力学特性有明显的变化,主动控制非常必要;基于提出的建模方法,可高效地建立构型多样的在轨组装空间结构动力学模型;智能组件的动力学模型在组装过程中可进一步根据邻接关系矩阵限定更新范围,适用于在轨组装过程中的分布式主动控制系统设计.
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关 键 词: | 在轨组装 超大型空间结构 分布式控制 智能组件 有限元方法 |
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