空间薄膜天线变形/姿态耦合动力学与控制

摘要

针对空间薄膜天线自旋过程中柔性体多尺度耦合动力学建模与控制难题，提出了一种薄膜天线混合建模与姿态解耦控制策略。采用绝对节点坐标法的薄板单元与圆截面梁单元建立了薄膜-空心撑杆混合单元动力学模型。引入薄膜非线性本构描述薄膜天线作动过程中张紧-松弛状态的变化。利用绝对节点坐标法可以同时描述柔性体变形与刚体转动的特性，对选定节点的位置向量梯度矩阵进行极化分解，解算出薄膜天线姿态信息并在此基础上施加比例-微分力矩控制。仿真结果表明，提出的动力学建模与控制方法可以有效地实现薄膜天线姿态跟踪误差渐进收敛。

关键词

薄膜天线 / 变形/姿态耦合 / 绝对节点坐标法 / 柔性多体动力学