針對(duì)剛?cè)狁詈系膱A形薄膜UltraFlex太陽翼結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模與分析困難、微重力下薄膜運(yùn)動(dòng)復(fù)雜和展開精度要求高的問題,搭建了UltraFlex展開動(dòng)力學(xué)數(shù)值分析模型,分析了扭簧和繩索驅(qū)動(dòng)下UltraFlex的有序展開動(dòng)力學(xué)特性。基于絕對(duì)坐標(biāo)方法建立包含柔性附件和柔性薄膜的UltraFlex動(dòng)力學(xué)模型,采用兩步檢測(cè)算法處理薄膜間的復(fù)雜接觸碰撞問題,利用扭簧逐步釋放扭矩的方法驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)有序展開,通過控制繩索釋放速率的方法完成移動(dòng)箱板的轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)劃和限位跟蹤,提高展開位置精度。將該展開驅(qū)動(dòng)策略運(yùn)用到NASA實(shí)際樣機(jī)尺寸的UltraFlex分析模型中,仿真結(jié)果表明該展開策略能夠使得UltraFlex結(jié)構(gòu)高精度、有序、穩(wěn)定地展開;繩索始終處于張緊狀態(tài),最大拉力為62.5N;薄膜展開過程復(fù)雜,重復(fù)出現(xiàn)張緊、回彈的現(xiàn)象,最終趨于穩(wěn)定。

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1UltraFlex薄膜太陽翼構(gòu)型

20世紀(jì)90年代,美國ABLE(后改為為ATK,現(xiàn)為諾格)公司研發(fā)出一種圓形柔性薄膜太陽翼UltraFlex[1],如圖1中所示,它具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、功率質(zhì)量比高、低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、展開剛度高、可重復(fù)展收和擴(kuò)展性好等特點(diǎn)[1],太陽翼分塊數(shù)量(或肋條數(shù)量)可根據(jù)任務(wù)類型自由選擇。不....

圖9洞察號(hào)UltraFlex展開測(cè)試

4)當(dāng)轉(zhuǎn)角大于π時(shí),此時(shí)靠繩索的拉力驅(qū)動(dòng)箱板展開。因此,在展開過程中,需要保證繩索一直處于受拉狀態(tài),且在過度階段有足夠的轉(zhuǎn)速,這樣才能夠?qū)ο浒宓霓D(zhuǎn)動(dòng)實(shí)施控制并且順利通過轉(zhuǎn)角為π的時(shí)刻,最終整體結(jié)構(gòu)展開。

圖10繩索長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)角關(guān)系示意圖

因此,在展開過程中,需要保證繩索一直處于受拉狀態(tài),且在過度階段有足夠的轉(zhuǎn)速,這樣才能夠?qū)ο浒宓霓D(zhuǎn)動(dòng)實(shí)施控制并且順利通過轉(zhuǎn)角為π的時(shí)刻,最終整體結(jié)構(gòu)展開。如圖10所示,研究繩索長(zhǎng)度隨UltraFlex展開的變化情況。繩索長(zhǎng)度(2a長(zhǎng)度)與轉(zhuǎn)角(2α)之間的關(guān)系表示為:

圖11繩長(zhǎng)隨時(shí)間變化曲線

結(jié)合圖10,本文設(shè)置展開過程參數(shù)為tmax=25s,tend=50s,H=2.1m,e=0.03m,r=0.06m,l0=2(r-e),l1=2((H2+e2)1/2+r),l2=2(r+e),則得到繩長(zhǎng)隨時(shí)間變化曲線如圖11所示,根據(jù)轉(zhuǎn)角與繩長(zhǎng)之間的關(guān)系,可以得到轉(zhuǎn)角....

本文編號(hào)：3970566