地球同步轨道分布式绳系太阳能电站柔性板振动控制研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aaaaeeettjj
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随着能源危机以及环境污染的日益加剧,能否找到一种可再生清洁能源来解决这一世界性难题直接关系到人类的延续和社会的发展,近些年,地面可再生能源技术得到了很大的发展,但其暴露出的问题也越来越突出。面对地面发电的种种局限,空间太阳能发电站项目开始受到越来越多国家和地区的关注,为满足发电要求,空间太阳能电池板一般设计成具有跨度大、质量轻、自身阻尼小等特点的大跨度薄板结构,该结构在空间环境中极易引起长时间、大幅度的低频振动,不仅会妨碍太阳能电池板板面的对日定向,还会引起结构疲劳。由于空间中缺少空气阻尼,这种振动很难依靠结构自身阻尼衰减掉,因此有必要采用控制技术来抑制这种振动。本文针对空间绳系柔性板振动问题展开研究,主要工作成果如下:(1)基于层合板理论和哈密尔顿原理推导出压电层合板有限元模型,进而获得含压电材料柔性板振动控制方程。(2)针对模糊控制以及PID控制理论,从基本概念、实现过程到基本算例进行了详细的探讨,根据两种方法各自优势,构建模糊自适应PID控制方法,借助Matlab/Simulink模块搭建仿真模型,通过仿真结果验证模糊自适应PID控制方法的有效性及优越性。(3)针对空间绳系柔性板简化模型,采用商业软件ANSYS与Matlab程序对四角点简支板的动力学行为进行了对比分析,根据模态分析结果制定两种压电片配置方案,通过传统PID与模糊自适应PID控制方法进行振动控制仿真,得出最佳配置方案与控制方法。(4)假设系绳始终处于拉伸状态时,采用ANSYS对绳系柔性板模型进行了动力学分析,得到了在振动过程中采用普通link单元与采用只可拉伸link单元结果相同的结论。(5)结合上述分析,考虑系绳材料非线性,得到绳系柔性板模型控制方程,通过仿真结果验证控制方案和控制方法的有效性和可行性。关于系绳的动力学研究由来已久,由于绳的高柔度导致其具有非常复杂的动力学行为,本文对于系绳部分的研究是基于一些假设为前提的,因此在论文的最后,对本文的研究工作以及接下来需要研究的问题进行了总结与展望。
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