桁架拓扑优化几何稳定性判定法和约束方案比较

为提高桁架结构几何稳定性的判定准确度和桁架拓扑优化结果的工程实用性,对桁架结构几何稳定性的判定方法和桁架结构拓扑优化问题中3种几何稳定约束方案的有效性进行了比较研究。首先结合简单桁架示例,对比了判定桁架结构几何稳定性的几种方法,给出评估桁架结构几何稳定性的一种简单流程;然后对处理桁架结构几何稳定性的3种常见约束方案,给出了对应拓扑优化问题的一个统一的半定规划（SDP）模型;最后结合算例讨论了3种几何稳定约束方案下的拓扑优化结果,说明了不同方案的有效性。结果表明,考虑附加载荷或全局稳定约束均不能保证优化后桁架结构的几何稳定性,但在约束值合理设置的情况下,考虑基频约束则可以保证。      

预警卫星前馈复合控制研究

预警卫星在轨工作期间,星载扫描相机将对关注区域进行南北往复扫描,凝视相机对发现的目标进行跟踪探测。文章以美国天基红外系统为背景,研究了相机扫描运动对星体产生干扰力矩作用下的姿态稳定控制问题,在星体反馈控制基础上增加了相机扰动的前馈补偿控制。针对扰动力矩大于执行机构最大输出力矩的问题,基于动量矩守恒定律,设计了用于补偿相机扰动力矩的前馈控制器,实现了卫星姿态的反馈控制加前馈补偿的复合控制方法。仿真结果表明该方法能够较有效地抑制相机运动引起的姿态扰动。     

采用信标的大型可展开天线指向控制方法

为提高大型可展开天线的指向控制精度,并适应喷气卸载等在轨工况,基于Craig-Bampton法建立了表征柔性天线指向的动力学模型,在此基础上提出了一种采用信标的大天线指向控制方法.该方法先基于卡尔曼滤波,对大天线的振动状态进行检测,若天线未出现明显振动,则通过信标敏感器修正天线指向偏差,同时引入星本体姿态敏感器以保证稳定性;若天线振动超过阈值,则仅引入星本体敏感器以衰减振动,直至天线未出现明显振动.最后利用瑟拉亚(Thuraya)卫星的在轨实测热变形数据进行了仿真验证.结果表明,在未受到喷气扰动时,大天线指向精度优于±0.02°,在受到喷气扰动后,系统可正确检测并切换跟踪输入.这说明,该指向控制方法在保证稳定性的同时,可以有效修正大天线指向偏差,并能适应在轨位保、卸载喷气工况.     

Alphabus卫星平台研制进展及技术特点分析

在欧洲航天局及法国国家空间研究中心的联合支持下,Astrium公司和TAS公司目前正在联合开发欧洲大型通信卫星平台Alphabus,作为对目前欧洲已有卫星平台Eurostar和Spacebus产品线的延伸。正常情况下Alphabus平台可以承载功率12～18kW,质量1500kg（最大）的有效载荷。文章主要介绍了Alphabus平台研制的背景、途径、进展情况及技术特点,并分析了对我国大型通信卫星平台研发的启示和借鉴作用。     

星载大型网状天线非线性结构系统有限元分析

论述了大型网状可展开天线的非线性理论模型及其非线性模拟有限单元模型,并以一副4．2m天线为例进行了有限元建模分析,获得了这类天线的动力学振动特性。研究结果表明：拉索几何非线性和间隙接触非线性对大型网状天线系统的动力学特性具有较大影响。     

星载复杂组件随机振动试验载荷设计方法改进

针对现有的复杂组件随机振动试验载荷设计方法在某些加载方向常给出远大于实际数值的载荷预示,而难以满足组件研制单位的载荷裁剪需求的问题,文章提出了一种改进的载荷设计方法,将随机激励功率谱密度描述为关于组件质量的系数含待定参数的分式函数,并利用总均方根加速度实测值确定待定参数。对比了改进方法与两种现有方法对典型组件随机振动载荷的预示精度。结果表明,改进方法可以显著降低预示误差,从而为星载复杂组件结构与机构优化设计提供合理的约束条件。     

面向空间近距离操作的机械臂与服务卫星协同控制

针对航天器在轨服务任务中涉及的空间近距离操作需求，提出一种机械臂与服务卫星协同控制方法。首先建立了机械臂和服务卫星组合体动力学模型以及服务卫星和目标卫星相对位姿耦合动力学模型。然后采用全局终端滑模控制设计了机械臂轨迹跟踪控制方法，采用PD控制设计了服务卫星相对位姿耦合控制方法，并将机械臂反作用力和力矩作为前馈补偿叠加到服务卫星控制系统中，实现了两者的协同控制。最后通过数值仿真验证了控制方法的有效性。仿真结果表明，该方法能够满足空间近距离操作任务对机械臂和服务卫星的控制精度、稳定性和误差收敛时间的要求，具有工程实用性。     

性能优异的尼日利亚通信卫星-1

尼日利亚通信卫星-1(Nigcomsat-1)是中国第1颗整星出口的商业通信卫星.它将满足尼日利亚在通信、广播、导航和宽带方面的迫切需求,并为部分西非国家经济共同体(ECOWAS)国家提供服务.2007年5月14日,该卫星由长征-3B火箭从西昌卫星发射中心成功发射,并于5月22日顺利定点于42°E,经过有效载荷在轨测试后,于7月6日正式交付用户使用.     

双旋卫星消旋动力学的几个问题——“双自旋卫星消旋过程动力学研究”课题调研报告

双旋卫星的消旋过程是一个非定常非线性的动力学过程,动力学现象十分丰富;通过非稳定区及非线性共振是其中两个重要问题。本文评述了国内外的研究成果。在通过不稳定区问题中使用“当量惯量轴”的概念,物理意义清晰,能很好地解释并确定稳定与不稳定区域。在非线性共振问题中,分析了三种章动频率的实质,使各种观点能有统一的解释。最后,对消旋动力学的进一步研究提出了一些看法。     

大型柔性结构自由频响地面试验方法

因诸如大型可展开天线等大型柔性空间结构的基频很低,很难通过现在广泛应用的低频悬吊方法来模拟其自由状态。为得到这类结构的自由频响,研究了一种方法:对待测结构施加弹性支撑,在分别获得整体与支撑结构频响后,通过后续处理去除支撑结构对待测结构的影响,进而得到待测结构自由状态的频响。数值与试验结果表明,这一方法是可行的,可以考虑进一步应用于实际工程结构。