论文摘要：太阳翼驱动机构模拟负载系统研究

 

为了验证太阳翼驱动机构（SADM）与太阳翼之间的耦合特性与稳定度，分析太阳翼特性对SADM输出特性的影响以及两者相互耦合对整星稳定度的影响，需要进行详细的物理验证。由于太阳翼尺寸较大，同时各型号太阳翼和整星的尺寸、重量均不相同，采用全物理验证比较困难，而采用半物理仿真的方式是可行并有效的方法。本文对一套模拟太阳翼的惯量、一阶弯扭频率以及无重力在轨状态的太阳翼模拟负载系统进行了设计与研究，具体工作内容如下：

首先进行了模拟负载系统的结构设计：1）提出了太阳翼的等效机构。2）对机构存在的耦合问题进行了理论研究，包括转动惯量耦合、角速度耦合和动力矩耦合，并在结构设计上给出了减小耦合的方法，还给出了解耦设计方法，包括静、动平衡法，为对机构的进一步深入研究奠定基础。3）基于振动动力学进行了机构的动力学分析与固有频率计算，为进一步的结构参数设计做准备。4）完成了模拟负载系统的结构参数设计，并用SOLIDWORKS对系统进行三维建模，包括弯曲部分、扭转部分和卸载部分，还应用传统力学的方法对弯曲部分的滑轨进行了刚度和强度校核。

然后利用ANSYS对重要零部件包括惯量滑轨与钢索连接板和上方板部件进行了有限元静力分析，得到各向位移等值线图与等效应力分布等值线图，校核了它们的刚度和强度。

再对系统进行了误差分析与综合：1）利用全微分法建立了系统各技术指标的误差分析模型。2）利用单项误差分析法，得到了相应结构参数误差对技术指标的影响规律。3）利用MATLAB编程计算求出各技术指标的误差变动范围，得出必须合理控制输入误差的结论。4）利用等影响法对系统进行误差综合，该法应用简单、结果安全。

最后对模拟负载系统进行了优化设计研究。以十字托架的占地面积为优化目标，确定了设计变量和约束条件，建立了优化模型，利用MATLAB优化工具箱的FMINCON函数对设计变量进行了优化，得到设计变量与目标函数的优化值，并根据优化值对系统重新进行了结构参数设计和误差分析与综合，还对优化结果进行了验证，满足刚度和强度条件。

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