【技术实现步骤摘要】
一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法和系统
[0001]本专利技术涉及卫星
，尤其涉及一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法和系统。
技术介绍
[0002]随着这几年商业航天产业的高速发展，对低轨小卫星的需求越来越大；同时卫星载荷和设备的集成度越来越高，功耗也越来越大，对太阳翼光照面积需求不断变大；为了减小卫星的包络尺寸，提高太阳翼收纳比，多折太阳翼在小卫星中也越来越常见。
[0003]针对传统的多折太阳翼，通过同步展开机构，可有效规划展开路径，避免展开过程中与卫星舱体及其他设备发生干涉或碰撞，对太阳翼带来不利的影响；而小卫星的太阳翼面积相对较小，展开时间也短，采用同步展开机构会相对大幅增加小卫星的重量，同时增加一个串联单元，也会使系统可靠性降。
[0004]目前小卫星，特别是100kg以下的微型卫星，太阳翼大多不采用同步展开机构，仅通过几组铰链实现展开，但如果铰链刚度不进行设计，展开过程中存在一定风险，目前往往仅凭借经验进行铰链刚度选择，需要大量设计反复，并且在设计阶段难以得到验证。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法和系统。
[0006]本专利技术的一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法的技术方案如下：
[0007]对用于安装在卫星上的太阳翼的展开过程进行建模，得到太阳翼展开模型；
[0008]并将所述太阳翼的根部铰链和每个板间铰链的刚度作为优化设计变量，并分别赋予初始值；>[0009]基于梯度的优化算法，并结合目标函数计算所有铰链之间的相对刚度，所有铰链包括太阳翼的根部铰链和所有的板间铰链；
[0010]利用所述太阳翼的期望展开时长，对所有铰链之间的相对刚度进行归一化处理，计算得到每个铰链的刚度值；
[0011]根据每个铰链的刚度值进行相应选型，得到每个铰链对应的待选铰链产品；
[0012]在太阳翼展开模型中，向所述太阳翼展开模型分别添加多组待选铰链产品的结构和刚度，并进仿真计算，得到多个仿真计算结果，从所有仿真计算结果中确定最优仿真计算结果，将最优仿真计算结果对应的一组待选铰链产品，确定为最终选定的铰链产品。
[0013]本专利技术的一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化系统的技术方案如下：
[0014]包括建模模块、计算模块、归一化模块、选型模块、仿真模块和确定模块；
[0015]所述建模模块用于：对用于安装在卫星上的太阳翼的展开过程进行建模，得到太阳翼展开模型，并将所述太阳翼的根部铰链和每个板间铰链的刚度作为优化设计变量，并分别赋予初始值；
[0016]所述计算模块用于：基于梯度的优化算法，并结合目标函数计算所有铰链之间的相对刚度，所有铰链包括太阳翼的根部铰链和所有的板间铰链；
[0017]所述归一化模块用于：利用所述太阳翼的期望展开时长，对所有铰链之间的相对刚度进行归一化处理，计算得到每个铰链的刚度值；
[0018]所述选型模块用于：
[0019]根据每个铰链的刚度值进行相应选型，得到每个铰链对应的待选铰链产品；
[0020]所述仿真模块用于：在太阳翼展开模型中，向所述太阳翼展开模型分别添加多组待选铰链产品的结构和刚度，并进仿真计算，得到多个仿真计算结果；
[0021]所述确定模块用于：从所有仿真计算结果中确定最优仿真计算结果，将最优仿真计算结果对应的一组待选铰链产品，确定为最终选定的铰链产品。本专利技术有益效果如下：
[0022]通过几组铰链可实现太阳翼展开，不采用同步展开机构，不增加卫星的重量，而且通过对不同铰链的刚度，通过仿真模拟，相当于在设计阶段得到验证，确定对铰链产品的选择，提高卫星的可靠性，最终实现太阳翼近似同步展开。
附图说明
[0023]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0024]图1为本专利技术实施例的一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法的流程示意图；
[0025]图2为处于折叠状态的三折太阳翼的示意图；
[0026]图3为正在展开的三折太阳翼的示意图；
[0027]图4为完全展开的三折太阳翼的示意图；
[0028]图5为本专利技术实施例的一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化系统的的结构示意图。
具体实施方式
[0029]如图1所示，本专利技术实施例的一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法，包括如下步骤：
[0030]S1、对用于安装在卫星上的太阳翼的展开过程进行建模，得到太阳翼展开模型；
[0031]S2、并将太阳翼的根部铰链和每个板间铰链的刚度作为优化设计变量，并分别赋予初始值；
[0032]S3、基于梯度的优化算法，并结合目标函数计算所有铰链之间的相对刚度，所有铰链包括太阳翼的根部铰链和所有的板间铰链；
[0033]S4、利用太阳翼的期望展开时长，对所有铰链之间的相对刚度进行归一化处理，计算得到每个铰链的刚度值；
[0034]S5、根据每个铰链的刚度值进行相应选型，得到每个铰链对应的待选铰链产品；
[0035]S6、在太阳翼展开模型中，向所述太阳翼展开模型分别添加多组待选铰链产品的结构和刚度，并进仿真计算，得到多个仿真计算结果，从所有仿真计算结果中确定最优仿真计算结果，将最优仿真计算结果对应的一组待选铰链产品，确定为最终选定的铰链产品
[0036]通过几组铰链可实现太阳翼展开，不采用同步展开机构，不增加卫星的重量，而且通过对不同铰链的刚度，通过仿真模拟，相当于在设计阶段得到验证，确定对铰链产品的选
择，提高卫星的可靠性，最终实现太阳翼近似同步展开。
[0037]可选地，在上述技术方案中，目标函数为第一函数，第一函数为：E表示太阳翼的整个展开过程的不同步性指标，i表示在太阳翼的展开过程中的第i个预设时刻，E
i
表示在E
i
时刻时，太阳展开的不同步性指标，k
i
表示E
i
的预设权重系数，N表示预设时刻的数量；
[0038]或者，目标函数为第二函数，第二函数为：
[0039][0040]其中，E表示所述太阳翼的整个展开过程的不同步性指标，i表示在所述太阳翼的展开过程中的第i个预设时刻，E
i
表示在E
i
时刻时，太阳展开的不同步性指标，k
i
表示E
i
的预设权重系数，N表示预设时刻的数量，λ表示放大因子，T
s
表示通过仿真计算得到的太阳翼完全展开所用的时长，T表示太阳翼完全展开的期望展开时长。
[0041]可选地，在上述技术方案中，S3中，基于梯度的优化算法，并结合目标函数计算所有铰链之间的相对刚度，包括：
[0042]当目标函数为第一函数时，保持根部铰链的刚度不变，基于梯度的优化算法，直至将E优化至最小值时，得到所有铰链之间的相本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法，其特征在于，包括：对用于安装在卫星上的太阳翼的展开过程进行建模，得到太阳翼展开模型；并将所述太阳翼的根部铰链和每个板间铰链的刚度作为优化设计变量，并分别赋予初始值；基于梯度的优化算法，并结合目标函数计算所有铰链之间的相对刚度，所有铰链包括太阳翼的根部铰链和所有的板间铰链；利用所述太阳翼的期望展开时长，对所有铰链之间的相对刚度进行归一化处理，计算得到每个铰链的刚度值；根据每个铰链的刚度值进行相应选型，得到每个铰链对应的待选铰链产品；在太阳翼展开模型中，向所述太阳翼展开模型分别添加多组待选铰链产品的结构和刚度，并进仿真计算，得到多个仿真计算结果，从所有仿真计算结果中确定最优仿真计算结果，将最优仿真计算结果对应的一组待选铰链产品，确定为最终选定的铰链产品。2.根据权利要求1所述的一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法，其特征在于，所述目标函数为第一函数，所述第一函数为：E表示所述太阳翼的整个展开过程的不同步性指标，i表示在所述太阳翼的展开过程中的第i个预设时刻，E
i
表示在E
i
时刻时，太阳展开的不同步性指标，k
i
表示E
i
的预设权重系数，N表示预设时刻的数量；或者，所述目标函数为第二函数，所述第二函数为：其中，E表示所述太阳翼的整个展开过程的不同步性指标，i表示在所述太阳翼的展开过程中的第i个预设时刻，E
i
表示在E
i
时刻时，太阳展开的不同步性指标，k
i
表示E
i
的预设权重系数，N表示预设时刻的数量，λ表示放大因子，T
s
表示通过仿真计算得到的太阳翼完全展开所用的时长，T表示太阳翼完全展开的期望展开时长。3.根据权利要求2所述的一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法，其特征在于，基于梯度的优化算法，并结合目标函数计算所有铰链之间的相对刚度，包括：当所述目标函数为第一函数时，保持所述根部铰链的刚度不变，基于梯度的优化算法，直至将E优化至最小值时，得到所有铰链之间的相对刚度；或者，当所述目标函数为第二函数时，基于梯度的优化算法，直至将E优化至最小值时，得到所有铰链之间的相对刚度。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法，其特征在于，利用所述太阳翼的期望展开时长，对所有铰链之间的相对刚度进行归一化处理，计算得到每个铰链的刚度值，包括：利用所述太阳翼的期望展开时长，按照所有铰链之间的相对刚度，对每个铰链的刚度进行同比例放大或缩小，计算得到每个铰链的刚度值。5.根据权利要求1至3任一项所述的一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化方法，其特征在于，所述梯度的优化算法为梯度下降法或随机梯度法。6.一种卫星太阳翼展开铰链刚度优化系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：严洲，李全贺，姜秀鹏，高恩宇，
申请(专利权)人：北京国宇星空科技有限公司安徽微纳星空科技有限公司海南微纳星空科技有限公司陕西国宇星空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。