《大柔性太陽帆太空飛行器姿態機動的振動抑制研究》是依託清華大學，由翟坤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大柔性太陽帆太空飛行器姿態機動的振動抑制研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：翟坤
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大柔性太陽帆太空飛行器的姿態機動易激起自身的柔性振動，不同於一般的柔性太空飛行器，由於太陽帆太空飛行器沒有質量占優的中心剛體，柔性振動不但會產生耦合力矩，還會使轉動慣量發生劇烈變化，改變太陽帆的動力學特性，同時因受力不均產生額外的干擾力矩，這些影響將嚴重影響姿態機動過程。通常的振動抑制研究只考慮使姿態機動結束後的柔性振動為零，忽略了機動過程中的柔性振動。由於太陽帆太空飛行器複雜的動力學特性，針對太陽帆姿態機動的柔性振動抑制，不但要保證機動結束後的柔性振動為零，還要儘量減小或消除機動過程中的柔性振動。為此，本課題首先研究充分反映柔性振動影響的耦合動力學建模方法及模型簡化方法，然後從改進傳統振動抑制方法和設計新型振動抑制方法兩個方面，探討太陽帆柔性振動抑制方法，減小或消除機動過程中的柔性振動，保證大柔性太陽帆姿態機動的順利完成。相關研究成果對大柔性太空飛行器動力學建模和控制設計具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
太陽帆是進行深空探測和行星際航行最有前景的推進方式，但大面質比的太陽帆結構易發生柔性變形和振動，進而影響太陽帆太空飛行器的姿態穩定和運行軌跡。本項目針對這個問題，開展柔性太陽帆太空飛行器姿態機動的振動抑制研究。 本項目以帶有控制葉片的方形太陽帆為對象，主要從動力學建模和主動振動抑制方法兩個角度開展研究。套用拉格朗日建模原理，完成太陽帆太空飛行器剛柔耦合的多體動力學建模。然後考慮控制小帆的有效運動範圍，完成控制小帆輸出力矩解耦和分配簡化。針對太陽帆快速姿態機動的控制過程，設計輸入成型和複合控制振動抑制方法。 本項目取得兩個重要研究成果。一個是得到了簡化的太陽太空飛行器剛柔耦合多體動力學方程，包括控制小帆輸出力矩的解耦簡化和等效振動模型。第二個是提出了複合振動抑制方法，不但能消除機動過程中的太陽帆變形，而且沒有延遲。這兩個研究成果為實現太陽帆太空飛行器在軌實際運行，積累了寶貴的經驗。
