航天器附件联动展开机构优化设计

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1、2013年7月第39卷第7期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJuly2013V01．39No．7航天器附件联动展开机构优化设计宋顺广王春洁(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)摘要：根据航天器附件展开运动功能要求，对联动展开机构进行了尺度综合，确立了一组独立的设计参数，推导了满足收拢和展开状态下基板位置要求的联动展开机构数学模型，并建立了参数化的机构展开动力学仿真模型，以对附件展开运动功能及动力学特

2、性进行分析和验证，从而实现了机构的参数化设计与分析．在此基础上，以展开全程所需的最大驱动力矩最小化为目标，以满足收拢状态整体结构尺寸包络为约束条件，建立了联动展开机构优化模型，根据该优化问题的非线性特征以及设计空间的不连续性，采用模拟退火算法进行优化求解，最终得到了机构的最优尺寸，从而达到了降低展开驱动力矩、改善机构动力学性能的目的．关键词：联动展开机构；展开动力学；参数化设计；优化；模拟退火算法中图分类号：TH112；V423文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)07-0912加5Optimiz

3、ationdesignofsynchrOnizatiOnmechanismfordeploymentofspacecraftappendagesSongShunguangWangChunjie(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Dimensionalsynthesisofthesynchronizationmech

4、anismfordeploymentofspacecraftappenda-geswascarriedoutaccordingtotherequirementsofthedeploymentmotion．Asetofindependentvariableswereselectedfordeductionofthemathematicalmodelofthemechanismthatsatisfiesthepositionrequirementsofthepanelsinbothstowedanddeployeds

5、tates，andtheparametricdeploymentdynamicssimulationmodelwasdevelopedforpredictionofdeploymentkinematicanddynamicperformances．Anoptimizationmodelwiththeobjectivetominimizethemaximumdrivingtorqueduringtheentiredeploymentprocessandtheconstrainttomeetthestowedvolu

6、meenveloperequirementswasthenbuilt．Withthenonlinearitycharacteristicanddis-continuousdesignspace，theoptimizationproblemwassolvedbyusingthesimulatedannealingalgorithm，Theoptimalmechanismwasfinallyobtained，whichcouldreducethemaximumdrivingtorqueandimprovesthedy

7、-namicperformanceofthemechanism．Keywords：synchronizationmechanism；deploymentdynamics；parametricdesign；optimization；simu-latedannealingalgorithm由于运载工具空间的限制，航天器大型附件如太阳翼、天线板等在发射阶段通常处于折叠收拢状态，待航天器入轨后再行展开．为了使附件的展开运动成为单自由度运动，保证各部件的展开过程相互同步，避免发生干涉，通常需要采用联动装置．常见的联动展开装

8、置有绳索联动机构、缩放联动机构和平面连杆机构等．文献[1]对采用绳索联动展开机构和平面四杆联动展开机构的两种卫星太阳翼分别进行了展开动力学分析．文献[2]对太阳翼绳索联动机构的机理和功能进行了分析．文献[3]建立了缩放联动机构的展开动力收稿日期：2012-06-27；网络出版时间：2012-11—291l：05网络出版地址：www．enki．net／kems／detail