Dinámica y Estrategia de Despliegue por Etapas para un Sistema de Satélites Atados en Rotación
Autores: Zhang, Yue; Chen, Kai; Guo, Jiawen; Wei, Cheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Dinámica y Estrategia de Despliegue por Etapas para un Sistema de Satélites Atados en Rotación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Papel
Modelado dinámico multibody flexible
Estrategia de despliegue por etapas
Sistemas de satélites atados en rotación
Riesgos de fractura inducidos por tensión
Modelo multibody flexible no lineal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Este documento investiga el modelado dinámico flexible de mult Cuerpos y una estrategia de despliegue por etapas para sistemas de satélites atados giratorios a gran escala, abordando la inestabilidad del despliegue, ineficiencias y riesgos de fractura inducidos por tensión. Se construye un modelo mult Cuerpos flexible no lineal utilizando la formulación de coordenadas nodales absolutas dentro de un marco Lagrangiano-Euleriano arbitrario, lo que permite un modelado preciso de grandes deformaciones del cable con no linealidad geométrica. Este modelo supera a los modelos tradicionales de varillas sin masa/rígidas al integrar la distribución de masa del cable, la dinámica flexible y la dinámica de actitud del satélite. Se propone una estrategia de despliegue en dos etapas basada en los umbrales de tensión segura del cable. La Etapa 1 optimiza la velocidad de despliegue para eliminar los ángulos de libración, asegurando estabilidad mientras se mantiene la eficiencia del despliegue. La Etapa 2 emplea el seguimiento de velocidad angular dinámica y compensación de torque para reducir la tensión del cable, priorizando la seguridad del despliegue. Las simulaciones numéricas validan la precisión del modelo y la efectividad de la estrategia, mostrando una reducción significativa de la tensión en comparación con la estrategia de una sola etapa y suprimiendo las oscilaciones de los ángulos de libración dentro de +/-0.5 grados. Se analiza el impacto de las fuerzas ambientales espaciales en la estabilidad del despliegue a través de diferentes orientaciones, destacando la necesidad de compensación de fuerzas para configuraciones paralelas al suelo. Esta investigación integra dinámica y control, proporcionando una solución práctica para el despliegue seguro y eficiente del sistema de satélites atados giratorios.
Descripción
Este documento investiga el modelado dinámico flexible de mult Cuerpos y una estrategia de despliegue por etapas para sistemas de satélites atados giratorios a gran escala, abordando la inestabilidad del despliegue, ineficiencias y riesgos de fractura inducidos por tensión. Se construye un modelo mult Cuerpos flexible no lineal utilizando la formulación de coordenadas nodales absolutas dentro de un marco Lagrangiano-Euleriano arbitrario, lo que permite un modelado preciso de grandes deformaciones del cable con no linealidad geométrica. Este modelo supera a los modelos tradicionales de varillas sin masa/rígidas al integrar la distribución de masa del cable, la dinámica flexible y la dinámica de actitud del satélite. Se propone una estrategia de despliegue en dos etapas basada en los umbrales de tensión segura del cable. La Etapa 1 optimiza la velocidad de despliegue para eliminar los ángulos de libración, asegurando estabilidad mientras se mantiene la eficiencia del despliegue. La Etapa 2 emplea el seguimiento de velocidad angular dinámica y compensación de torque para reducir la tensión del cable, priorizando la seguridad del despliegue. Las simulaciones numéricas validan la precisión del modelo y la efectividad de la estrategia, mostrando una reducción significativa de la tensión en comparación con la estrategia de una sola etapa y suprimiendo las oscilaciones de los ángulos de libración dentro de +/-0.5 grados. Se analiza el impacto de las fuerzas ambientales espaciales en la estabilidad del despliegue a través de diferentes orientaciones, destacando la necesidad de compensación de fuerzas para configuraciones paralelas al suelo. Esta investigación integra dinámica y control, proporcionando una solución práctica para el despliegue seguro y eficiente del sistema de satélites atados giratorios.