大型柔性航天器動力學與振動控制研究進展
作者：曹登慶; 白坤朝; 丁虎; 周徐斌; 潘忠文; 陳立群; 詹世革 哈爾濱工業大學航天學院; 哈爾濱150001; 國家自然科學基金委員會數理科學部; 北京100085; 上海大學上海應用數學和力學研究所; 上海200072; 上海衛星工程研究所; 上海20309; 北京宇航系統工程研究所; 北京100076; 哈爾濱工業大學深圳校區理學院; 廣東深圳518055
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、多功能的方向發展,其面臨的發射和運行環境也更加惡劣.航天器發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響應分析、結構振動與飛行器姿態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.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);復雜結構狀態空間模型構建方法與能控性(涉及狀態空間模型構建的理論與實驗方法、復雜結構振動控制系統的能觀性與能控性等);航天器姿態運動與大型柔性結構振動的混合控制律設計(涉及姿態機動與結構振動的魯棒混合控制、執行機構與壓電控制器的協同控制等).
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