[发明专利]一种基于数据驱动的卫星帆板展开仿真模拟方法

权利要求书

1.一种基于数据驱动的卫星帆板展开仿真模拟方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、确定并获取帆板展开动力学仿真的原始输入量；

S2、在帆板展开过程中，以刚体动力学模型作为卫星动力学模型，对所述原始输入量进行多项式插值拟合，得到每一个仿真时刻作用于刚体动力学模型的仿真输入量；

S3、在帆板展开后，以刚柔耦合动力学模型作为卫星动力学模型，计算振动模态初值，作为刚柔耦合动力学模型的积分初值；

S4、制定帆板展开的模拟时序流程；

其中，所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、在帆板展开后，假设帆板只有一个振形，该振形可根据有限元分析得到相应的振形向量φ；假设帆板展开的结束时刻为t_f，η(t_f)为帆板在展开结束时刻t_f时的振动模态坐标组成的向量；假设帆板展开过程对卫星角速度的影响为x轴方向，采用ω_x(t_f)等效t_f时刻的帆板广义坐标，即：

ω_x(t_f)≈φ^Tη(t_f)

其中，ω_x(t_f)为帆板展开角速度中的x轴分量在t_f时刻的值；

S32、采用伪逆法求解，得到：

η(t_f)＝φ^T(φφ^T)^-1ω_x(t_f)

S33、选取η(t_f)为振动模态初值，将柔性附件动力学模型接入刚体动力学模型以构成刚柔耦合动力学模型，使η(t_f)作为刚柔耦合动力学模型的积分初值。

2.如权利要求1所述的基于数据驱动的卫星帆板展开仿真模拟方法，其特征在于，所述的S1中，原始输入量包含：通过地面试验或者有限元分析得到的帆板展开角速度，以及帆板作用于卫星本体的力矩。

3.如权利要求2所述的基于数据驱动的卫星帆板展开仿真模拟方法，其特征在于，所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、对帆板展开角速度按照刚体动力学模型的积分步长T进行多项式插值拟合；

S22、对插值拟合后的帆板展开角速度进行微分，得到展开力矩，作用于刚体动力学模型的力矩输入端。

4.如权利要求3所述的基于数据驱动的卫星帆板展开仿真模拟方法，其特征在于，所述的S22中，计算展开力矩的具体方法为：

其中，J_sp为帆板相对于卫星本体的转动惯量，作为干扰力矩施加到刚体动力学模型的力矩输入端；ω(t)为插值拟合后的帆板展开角速度；

Τ_dep(t)为展开力矩。

5.如权利要求2所述的基于数据驱动的卫星帆板展开仿真模拟方法，其特征在于，所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、对帆板作用于卫星本体的力矩按照刚体动力学模型的积分步长T进行多项式插值拟合，得到展开力矩，作用于刚体动力学模型的力矩输入端。

6.如权利要求3或5所述的基于数据驱动的卫星帆板展开仿真模拟方法，其特征在于，所述的S4中，在t时刻，按照以下方法制定帆板展开的模拟时序流程：

当卫星采用帆板展开前的刚体动力学模型进行数值积分；

当卫星采用不接入柔性附件的刚体动力学模型进行数值积分，并输入展开力矩，以加入其对卫星本体的影响，同时使用对帆板的原始输入量进行多项式插值拟合；

当计算作为振动模态初值；

当卫星采用刚柔耦合动力学模型对振动模态进行积分；

其中，为动力学仿真的开始时间；为帆板展开的开始时间；为帆板展开的结束时间，且