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Control de Desplazamiento Angular para Viga de Timoshenko mediante Método de Olas Viajeras Optimizado

Autores: Ji, Huawei; Zhou, Chuanping; Fan, Jiawei; Dai, Huajie; Jiang, Wei; Gong, Youping; Xu, Chuzhen; Wang, Ban; Zhou, Weihua

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Control de Desplazamiento Angular para Viga de Timoshenko mediante Método de Olas Viajeras Optimizado


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Vibración
Control
Nave espacial
Onda viajera
Espacio de modos
Viga de Timoshenko

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La vibración de estructuras flexibles en naves espaciales, como grandes reflectores desplegables, paneles solares y grandes estructuras de antenas, tiene un gran impacto en el funcionamiento normal de las naves espaciales. Es necesario un control preciso de la vibración, y el control del desplazamiento angular es una dificultad del control preciso. En el método de control tradicional, el control en el espacio de modos tiene un buen efecto en la supresión de modos de bajo orden, pero presenta desbordamiento de control. El efecto del control de onda viajera sobre los modos de bajo orden es peor que el anterior, pero tiene las características de un control de banda ancha. Puede controlar mejor los modos de alto orden y reducir el desbordamiento de control. En vista de las ventajas y desventajas de los dos métodos de control, basado en la teoría de vigas de Timoshenko, este artículo utiliza la función de modo vectorial para analizar el modo de la estructura de viga en voladizo de la nave espacial, establece la ecuación dinámica del sistema y propone un método de control de onda viajera optimizado. Como ejemplo numérico, se utilizan tres estrategias de control de espacio de modos independiente, control de onda viajera tradicional y control de onda viajera optimizado para controlar la vibración activa del ángulo de la viga. Al comparar los resultados numéricos de los tres métodos, se puede ver que el método de control óptimo propuesto en este artículo no solo suprime efectivamente la vibración, sino que también mejora la robustez del sistema, reflejando un buen rendimiento de control. Una innovación de este artículo es que se adopta el modelo de viga de Timoshenko, que considera la influencia de la deformación por corte transversal y el momento de inercia sobre el desplazamiento y mejora la precisión del cálculo, lo cual es importante para las estructuras accesorias de naves espaciales con altos requisitos de control de ángulo. Otra innovación es que el método de control de onda viajera optimizado es exquisito en el procesamiento matemático y tiene buenos resultados en el control de vibraciones globales y locales, lo que no está disponible en otros métodos.

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