驱动激励下的柔性太阳翼系统振动及抑制研究.pdf

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1、第２３卷第４期载人航天Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．４２０１７年８月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｕｇ．２０１７驱动激励下的柔性太阳翼系统振动及抑制研究１１∗２１张金龙，卢少波，时军委，郭任祥（１．重庆大学汽车工程学院机械传动国家重点实验室，重庆４０００４４；２．上海宇航系统工程研究所，上海２０１１０９）摘要：针对太阳翼驱动机构不平稳激励所引起的系统振动问题，分析了驱动激励下柔性太阳翼系统振动响应，发现刚柔耦合作用会大大增强系统在驱动作用下的微弱振动。指出旋转运动控制是太阳翼系统振动控制的关键，提出了一种在驱动机构与太阳翼之间安装旋转磁流变阻尼器的系统振动抑制方案，以振动干扰抑制

2、为控制目标。运用ＰＩＤ算法计算旋转运动控制的阻尼力矩需求，定量地研究了旋转振动控制对柔性太阳翼系统振动抑制效果。仿真结果表明：旋转振动控制能使系统振动的干扰力矩衰减达８９％，有效抑制驱动激励下的太阳翼系统振动，对提高航天器的运行稳定性及定位精度具有重要意义。关键词：柔性太阳翼；驱动激励；刚柔耦合；振动控制；磁流变阻尼器中图分类号：Ｖ１１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１７）０４-０４８７-０６ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＶｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄＩｔｓＡｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｏｆＦｌｅｘｉｂｌｅＳｏｌａｒＡｒｒａｙＩｎｄｕｃｅｄｂｙＳｕｎ⁃ｔｒａｃｋｉｎｇＤｒｉｖｉｎｇ

3、１１∗２１ＺＨＡＮＧＪｉｎｌｏｎｇ，ＬＵＳｈａｏｂｏ，ＳＨＩＪｕｎｗｅｉ，ＧＵＯＲｅｎｘｉａｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｈａｎｇｈａｉ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１１０９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｓｏｌａｒａｒｒａｙｍｉｃｒｏ-ｖｉｂｒａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｕｎｓｔａｂｌｅｓｕｎ-ｄｒｉｖ

4、ｉｎｇｔｏｒｑｕｅｏｆｔｈｅｓｏｌａｒａｒｒａｙｄｒｉｖｉｎｇａｓｓｅｍｂｌｙ，ａｆｌｅｘｉｂｌｅｓｏｌａｒａｒｒａｙｓｙｓｔｅｍｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｆｌｅｘ-ｉｂｌｅｓｏｌａｒａｒｒａｙｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒｄｒｉｖｉｎｇｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ．Ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｗａｓｓｉｇ-ｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｂｙｔｈｅｒｉｇｉｄ-ｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｕｐｌｉｎｇ．Ｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎａｌｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｗａｓｃｒｕｃｉａｌｔｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｖｉｂｒ

5、ａｔｉｏｎａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ．Ａｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｗｉｔｈａｒｏｔａｒｙｍａｇｎｅｔｏ-ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｄａｍｐｅｒａｓｓｅｍｂｌｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｏｌａｒａｒｒａｙｄｒｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｓｏｌａｒａｒｒａｙ．ＴｈｅＰＩＤａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｆｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｔｏｒｑｕｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｗａｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｄｅ-ｓｉｒｅｄｄａｍｐｉｎｇｔｏｒｑｕｅｏｎｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎａｌｍｏｔｉｏｎｃｏｎ

6、ｔｒｏｌ．Ｔｈｅｎｔｈｅｓｏｌａｒａｒｒａｙｓｙｓｔｅｍｖｉｂｒａｔｉｏｎａｔｔｅｎｕａ-ｔｉｏｎｂｙｒｏｔａｔｉｏｎａｌｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｗａｓｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ８９％ｏｎａｖｅｒａｇｅｗｉｔｈｒｏｔａｔｉｏｎａｌｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ．Ｔｈｅｓｏｌａｒａｒｒａｙｓｙｓｔｅｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｄｒｉｖｉｎｇｗａｓｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏ

7、ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔａ-ｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｏｉｎｔｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆｓｐａｃｅｃｒａｆｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｅｘｉｂｌｅｓｏｌａｒａｒｒａｙ；ｄｒｉｖｉｎｇｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ；ｒｉｇｉｄｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；ｍａｇ-ｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｄａｍｐｅｒ提高，由航天器内部动力机构产生的微振动也越发１引言［１］引起研究者的关注。其中，在驱动机构微振动作随着许多空间任务对航天运行稳定性要求的用下，大跨度柔性太阳翼产生的振动，对航天器稳收稿日期：２０１