剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)分析動(dòng)力學(xué)建模研究.pdf

1、航天器大部分都是剛?cè)狁詈舷到y(tǒng),由于其剛?cè)狁詈闲?yīng)的存在,會(huì)對(duì)航天器的動(dòng)力學(xué)特性和行為造成很大的影響,帶來(lái)動(dòng)力學(xué)建模和運(yùn)動(dòng)控制上的難題。假若能對(duì)帶有柔性構(gòu)件的剛?cè)狁詈虾教炱鬟M(jìn)行精準(zhǔn)的動(dòng)力學(xué)建模,并且充分地考慮到剛?cè)狁詈闲?yīng)對(duì)航天器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)造成的干擾和影響,將有利于對(duì)航天器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行全局的把握。因此,開(kāi)展對(duì)剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義以及理論價(jià)值。
　　本文首先簡(jiǎn)單歸納了各個(gè)領(lǐng)域中的剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的學(xué)術(shù)

2、研究成果,大部分的研究成果都集中在航天領(lǐng)域,并且各國(guó)學(xué)者們都在努力尋求能夠精準(zhǔn)反映剛?cè)狁钕到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和行為的數(shù)學(xué)模型。而對(duì)剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的研究可以先從單剛?cè)狁詈象w開(kāi)始,只有把單剛?cè)狁詈象w的動(dòng)力學(xué)建模研究透徹,才能為剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　為了對(duì)剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)中存在的動(dòng)力剛化現(xiàn)象進(jìn)行分析,作者用三種不同的方法對(duì)一簡(jiǎn)單連桿柔性機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)方程的推導(dǎo)并進(jìn)行了簡(jiǎn)單的仿真(Matlab/Simulink),涵蓋了

3、笛卡爾直角坐標(biāo)系、角坐標(biāo)系、廣義坐標(biāo)和能量原理等方法。通過(guò)理論推導(dǎo)和仿真分析揭示了動(dòng)力剛化項(xiàng)的物理意義,并得出了用廣義坐標(biāo)和分析力學(xué)的方法對(duì)剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模會(huì)有較強(qiáng)的普適性和精確性。
　　作者運(yùn)用了分析動(dòng)力學(xué)中的Kane方程,對(duì)撓性航天器(單剛?cè)狁詈象w)的兩種簡(jiǎn)化模型:剛性主體加懸臂梁式以及剛性主體加懸臂板式模型,建立起了一次近似動(dòng)力學(xué)方程,并對(duì)兩種模型在剛性主體采用加速度旋轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單的仿真分析(Ma

4、tlab/Simulink)。仿真結(jié)果表明用Kane方程推導(dǎo)得到的剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程與真實(shí)情況是大致符合的,并且表明了動(dòng)力剛度項(xiàng)的存在對(duì)動(dòng)力學(xué)方程的影響。
　　作者然后運(yùn)用分析動(dòng)力學(xué)中泛函分析的方法,對(duì)剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)(單剛?cè)狁詈象w)擬哈密頓原理動(dòng)力學(xué)方程以及單剛?cè)狁詈象w擬哈密頓原理的擬駐值條件和先決條件進(jìn)行了推導(dǎo)。通過(guò)應(yīng)用擬駐值條件和先決條件對(duì)導(dǎo)彈實(shí)例進(jìn)行研究,揭示了剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)彈性變形和剛體位移之間相互耦合的物理意義,得到了