充液多体航天器动力学分析软件设计与实现

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本文应用多柔体系统动力学建模技术,实现了大型航天器的部件离散,建立了包含中心刚体、柔性附件、充液贮箱在内的航天器动力学模型,分别研究各部件的动力学特性,利用虚功率原理进行组合分析,推导出整体的姿态运动方程,并设计开发了软件。针对柔性体动力学特性难以分析计算的特点,通过模态分析与综合方法实现了太阳帆板类器件的离散化,降低了方程计算的维度,提升了计算效率;针对流体力学研究方法复杂的问题,以单摆——质量块的简单模型代替了液体燃料微幅晃动,研究了其对整个航天器的姿态运动影响,简化了研究难度。本文立足软件工程化思路,历经任务需求分析、软件设计、实现多个阶段,编写实现了姿态运动分析软件,提供了航天器动力学模型的通用化录入手段。设计了三类典型的航天器构型,计算了在初始激励下的姿态分析数据,绘制了运动曲线。以能量守恒、角动量守恒等理论为依据,验证了计算结果的正确性。
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