星载可展桁架机构Radarsat-2的基础问题分析

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1、上海交通大学硕士学位论文星载可展桁架机构Radarsat-2的基础性问题研究摘要由于受火箭载荷舱集合空间的限制，天线在发射时需通过多次折叠收拢于卫星顶部获两侧。目前大多数天线背面都采用了可展开机构设计。本课题以航天某研究所提供的Radarsat-2机构为原型，研究该机构的若干基础性问题。本文首先介绍了目前国内外现有卫星展开支撑机构的发展情况和混沌相关研究的现状；指出、证明并解决了本文中欠驱动结构的运动中可能存在的混沌现象，以及展开时序、储能元件起到的刚度约束作用等需要研究的问题；利用C-C法和Wolf法编程处理动力学方程时间序列得到最大李氏指数并判别的问题。其次，应

2、用拉格朗日法对失重条件下的欠驱动五杆闭环机构进行建模仿真，研究加入储能元件前系统的动力学表现；利用最大Lyapunov指数这一标准对失重条件下的非完整五杆机构存在的混沌运动进行讨论。利用依靠加入储能元件的方法，对失重条件下的欠驱动五杆机构进行研究，以产生混沌运动与否为判断准则总结相关元件的设计思路。再次，应用非完整约束系统下含不定乘子的拉格朗日方程建立了Radarsat2机构的动力学方程，讨论了问题的可解性；基于ADAMS软件进行动力学建模仿真，对两种给定尺寸机构的展开过程进行了仿真，对机构的展开时序进行验证与探讨。最后，给出了相关研究存在的问题，讨论了该类型研究未

3、来的发展方向。关键词：天线展开机构，欠驱动系统，刚度约束，运动学，动力学，最大Lyapunov指数，动力学仿真I万方数据摘要II万方数据上海交通大学硕士学位论文TheFundamentalResearchofanExtendibleSpaceborneTrussStructureRadatsat-2ABSTRACTBecauseofthelimitofcargospaceinskyrockets,theantennasofsatelliteshavetobefoldedtobothsideswithintopofthebody.Nowadays,themajorit

4、yofantennasonthebackwardsonthesatellitesaresupportedbytheextendiblestructure.ThisthesisisbasedontheRADARSAT2supportstructuresforaprojectfromonecertainastronomyresearchcenter,andshowedtheresearchofcertainbasicprinciplesofthissupportstructure.Wefirstlyintroducedthecurrentdevelopmentofthe

5、extendiblestructuresbothathomeandabroad,studiedthestructureandproblemsintheworkingprincipleofunfoldingprocess,andpointedoutthepossiblechaosmovementofthisunderactuatedstructure.Toovercomethisphenomenon,weintroducedseveralresearchingprinciplesinthenonlinearfields,andpointedoutthatrigidit

6、yconstraintsmaybeusedtohelpeliminatechaos.Secondly,byusingtheLagrangedynamicmodelingtheory,wemadethemodelingofonetypicalweightlessunderactedfive-barmechanism.BasedonWolf’scalculatingtheoryofthemaximumLyapunovexponent,wemadeprogramswhichcanbeusedtogetthemaximumLyapunovexponentbyalimited

7、timeseries.Bychangingthedesignedparametersoftherigidcomponents,wesuccessfullyaccomplishedtheeliminationofchaosphenomenonofthismechanism.ThenbythesoftwareADAMS,wemadesimulationsof2designedplansoftheRadarsat-2structure.Basedonthedynamicmodeloftheextendiblestructures,wegivethederivation