【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，具体通过构建航天器组合体系统的简化动力学模型。
技术介绍
1、随着航天事业的不断发展和成熟，空间应用需求多种多样，在轨多构型航天器组合体成为当前航天任务发展的趋势。例如，为适应发射段的恶劣动力学环境，光学相机、机械臂等应用载荷在入轨后进行解锁和展开，由于连接刚度较弱或质量惯量较大，与航天器本体结构形成一个航天器组合体；空间在轨维护与服务任务相关的飞行器，在轨往往需要执行对接、操控等在轨任务，也不可避免的形成由多个飞行器构成的航天器组合体；空间站通过在轨交会对接，实现了由多个功能不同的飞行器共同组成结构庞大的在轨航天器组合体。
2、航天器组合体在轨需要维持姿态稳定，为实现在轨状态航天器组合体结构动力学特性与gnc控制频率之间的解耦，gnc分系统对在轨状态航天器组合体提出了基频指标约束。此外，航天器组合体在轨执行任务计划中，往往需要进行快速姿态或轨道转移控制，例如机械臂操控、定向成像等，这些控制过程也要求航天器组合体基频满足一定约束条件，以提高任务控制稳定性。
3、在轨状态航天器组合体基频由各航天器和连接结构共同决定，实际研制过程中，组成航天器组合体的各航天器往往由不同组织或单位承制，再通过约定连接界面，由任务总体进行组装。为实现设计闭环，任务总体方需要将在轨航天器组合体基频约束要求，逐级分解至各航天器单独的基频指标，同时考虑到基频指标地面验证的易于实施，一般以固支约束边界作为参考。因此，任务总体需要将航天器组合体系统基频，逐级分解至各航天器固支边界基频约束
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，通过构建航天器组合体系统的简化动力学模型，推导建立标准的动力学方程，求解组合体各航天器固支边界基频与航天器组合体系统基频之间的关系表达式，实现将航天器组合体系统基频约束，分解为各航天器固支边界基频约束技术指标，该方法适用于在轨航天器组合体系统基频指标分解，也可适用于其他自由状态组合体结构的基频指标分解。
2、本专利技术提供了一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，包括如下步骤：
3、步骤1，明确在轨航天器组合体系统基频约束指标要求，以及需要进行基频指标分解的航天器，并明确连接界面；
4、步骤2，依据步骤1中确定的连接界面，将航天器组合体分解为由两个航天器连接而成的系统，构建简化系统动力学模型；
5、步骤3，依据牛顿第二定律，推导建立步骤2中简化系统的动力学方程，并写成标准格式；
6、步骤4，求解步骤3中系统简化后标准格式动力学方程，并写出各航天器固支边界基频表达式；
7、步骤5，对步骤4中航天器固支边界基频表达式进行合理简化；
8、步骤6，依据在轨航天器组合体质量特性等设计参数以及系统基频约束要求，按照步骤5中的计算公式，分解各航天器固支边界基频指标。
9、优选地，所述步骤2中，构建简化系统动力学模型为一个两自由度的弹簧振子模型。
10、优选地，所述步骤3中，简化系统的标准格式动力学方程为
11、
12、其中，m1和m2分别为组合体分解后两个航天器的质量(惯量)，k为系统等效连接刚度。
13、优选地，所述步骤4中，构建的简化动力学模型中，两航天器固支边界基频的计算表达式为
14、
15、其中，f0为在轨航天器组合体基频；为航天器组合体分解后两航天器质量(惯量)之比的平方根；分别为连接界面固支下两航天器基频之比。
16、优选地，所述步骤5中，考虑到刚度相同时，质量越大，频率越低，将带入式(5)，可得两航天器固支边界基频计算公式为
17、
18、本专利技术的有益效果：
19、本专利技术提出的一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，通过简化模型推导，将航天器组合体系统基频约束，分解为各航天器固支边界基频约束技术指标，实现在轨航天器组合体基频指标的逐级分解，具备较高的精度，能够较好的指导具体型号研制工作，同时便于地面开展技术指标验证，在型号中对任务总体系统设计具有较高的工程实际应用价值。该方法适用于在轨航天器组合体系统基频指标分解，也可适用于其他自由状态组合体结构的基频指标分解。
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1.一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，其特征在于，所述步骤2中，构建简化系统动力学模型为一个两自由度的弹簧振子模型。
3.如权利要求1所述的一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，其特征在于，所述步骤3中，推导建立的简化系统的标准格式动力学方程为
4.如权利要求1所述的一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，其特征在于，所述步骤4中，构建的简化动力学模型中，两航天器固支边界基频的计算表达式为
5.如权利要求1所述的一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，其特征在于，所述步骤5中，考虑到刚度相同时，质量越大，频率越低，将带入式(2)，可得简化后的两航天器固支边界基频计算公式为
【技术特征摘要】
1.一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，其特征在于，所述步骤2中，构建简化系统动力学模型为一个两自由度的弹簧振子模型。
3.如权利要求1所述的一种在轨航天器组合体基频指标分解方法，其特征在于，所述步骤3中，推导建立的简化系统的标准格式动力学方程...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴松，肖余之，陈燕毫，靳宗向，赵玉震，江晟，胡迪科，王威，臧旭，柳征勇，鞠雪梅，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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