Optimizando la ubicación del actuador piezoeléctrico y analizando su efecto en la dinámica de naves espaciales flexibles asimétricas
Autores: Cao, Kai; Xie, Renyuan; Zhou, Jianmin; Zhang, Xiaowei; Wang, Jingji; Li, Shuang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimizando la ubicación del actuador piezoeléctrico y analizando su efecto en la dinámica de naves espaciales flexibles asimétricas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Colocación
Actuadores
Naves espaciales
Sistema continuo
Acoplamiento electromecánico
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Para abordar el desafío de optimizar la colocación de actuadores en un sistema continuo de naves espaciales asimétricas, este documento desarrolla un modelo dinámico de acoplamiento rígido-flexible electromecánico que integra las interacciones entre rigidez, flexibilidad y efectos de acoplamiento electromecánico. El modelo se construye utilizando ecuaciones diferenciales ordinarias y ecuaciones diferenciales parciales (ODE-PDEs) y considera los efectos de la posición de instalación y las características físicas (masa y rigidez) del actuador piezoeléctrico (PZT) en un sistema continuo de naves espaciales flexibles asimétricas. El modelo propuesto tiene como objetivo capturar con precisión las complejas interacciones entre el cuerpo rígido, los apéndices flexibles y los actuadores PZT. Basado en el modelo desarrollado, se optimiza la ubicación de instalación de los actuadores utilizando un algoritmo genético con un criterio de optimización híbrido. En las simulaciones numéricas, se emplea el algoritmo de optimización propuesto para determinar la posición de instalación óptima para los actuadores. Luego, se investiga la influencia de las características físicas del actuador y la posición de instalación en las propiedades dinámicas de la nave espacial y el rendimiento del sistema de control. Los resultados de la simulación numérica demuestran que el algoritmo de optimización puede identificar de manera efectiva la ubicación de instalación adecuada para el actuador en la aplicación deseada. Utilizar el actuador con la posición optimizada permite una supresión efectiva de vibraciones mientras se consume menos energía.
Descripción
Para abordar el desafío de optimizar la colocación de actuadores en un sistema continuo de naves espaciales asimétricas, este documento desarrolla un modelo dinámico de acoplamiento rígido-flexible electromecánico que integra las interacciones entre rigidez, flexibilidad y efectos de acoplamiento electromecánico. El modelo se construye utilizando ecuaciones diferenciales ordinarias y ecuaciones diferenciales parciales (ODE-PDEs) y considera los efectos de la posición de instalación y las características físicas (masa y rigidez) del actuador piezoeléctrico (PZT) en un sistema continuo de naves espaciales flexibles asimétricas. El modelo propuesto tiene como objetivo capturar con precisión las complejas interacciones entre el cuerpo rígido, los apéndices flexibles y los actuadores PZT. Basado en el modelo desarrollado, se optimiza la ubicación de instalación de los actuadores utilizando un algoritmo genético con un criterio de optimización híbrido. En las simulaciones numéricas, se emplea el algoritmo de optimización propuesto para determinar la posición de instalación óptima para los actuadores. Luego, se investiga la influencia de las características físicas del actuador y la posición de instalación en las propiedades dinámicas de la nave espacial y el rendimiento del sistema de control. Los resultados de la simulación numérica demuestran que el algoritmo de optimización puede identificar de manera efectiva la ubicación de instalación adecuada para el actuador en la aplicación deseada. Utilizar el actuador con la posición optimizada permite una supresión efectiva de vibraciones mientras se consume menos energía.