[發明專利]一種衛星太陽翼展開鉸鏈剛度優化方法和系統

在審

• 申請號: 202310244331.9
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116432304A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 嚴洲;李全賀;姜秀鵬;高恩宇
• 申請（專利權）人: 北京微納星空科技有限公司;北京國宇星空科技有限公司;安徽微納星空科技有限公司;海南微納星空科技有限公司;陜西國宇星空科技有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 姚曉麗

本發明涉及衛星技術領域，尤其涉及一種衛星太陽翼展開鉸鏈剛度優化方法和系統，方法包括：得到太陽翼展開模型；基于梯度的優化算法，并結合目標函數計算所有鉸鏈之間的相對剛度，利用所述太陽翼的期望展開時長，對所有鉸鏈之間的相對剛度進行歸一化處理，計算得到每個鉸鏈的剛度值；并得到每個鉸鏈對應的待選鉸鏈產品；向所述太陽翼展開模型分別添加多組待選鉸鏈產品的結構和剛度，并進仿真計算，將最優仿真計算結果對應的待選鉸鏈產品，確定為最終選定的鉸鏈產品，而且通過對不同鉸鏈的剛度，通過仿真模擬，相當于在設計階段得到驗證，確定對鉸鏈產品的選擇，提高衛星的可靠性。

背景技術

隨著這幾年商業航天產業的高速發展，對低軌小衛星的需求越來越大；同時衛星載荷和設備的集成度越來越高，功耗也越來越大，對太陽翼光照面積需求不斷變大；為了減小衛星的包絡尺寸，提高太陽翼收納比，多折太陽翼在小衛星中也越來越常見。

針對傳統的多折太陽翼，通過同步展開機構，可有效規劃展開路徑，避免展開過程中與衛星艙體及其他設備發生干涉或碰撞，對太陽翼帶來不利的影響；而小衛星的太陽翼面積相對較小，展開時間也短，采用同步展開機構會相對大幅增加小衛星的重量，同時增加一個串聯單元，也會使系統可靠性降。

目前小衛星，特別是100kg以下的微型衛星，太陽翼大多不采用同步展開機構，僅通過幾組鉸鏈實現展開，但如果鉸鏈剛度不進行設計，展開過程中存在一定風險，目前往往僅憑借經驗進行鉸鏈剛度選擇，需要大量設計反復，并且在設計階段難以得到驗證。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供了一種衛星太陽翼展開鉸鏈剛度優化方法和系統。

本發明的一種衛星太陽翼展開鉸鏈剛度優化方法的技術方案如下：

對用于安裝在衛星上的太陽翼的展開過程進行建模，得到太陽翼展開模型；

并將所述太陽翼的根部鉸鏈和每個板間鉸鏈的剛度作為優化設計變量，并分別賦予初始值；

基于梯度的優化算法，并結合目標函數計算所有鉸鏈之間的相對剛度，所有鉸鏈包括太陽翼的根部鉸鏈和所有的板間鉸鏈；

利用所述太陽翼的期望展開時長，對所有鉸鏈之間的相對剛度進行歸一化處理，計算得到每個鉸鏈的剛度值；

根據每個鉸鏈的剛度值進行相應選型，得到每個鉸鏈對應的待選鉸鏈產品；

在太陽翼展開模型中，向所述太陽翼展開模型分別添加多組待選鉸鏈產品的結構和剛度，并進仿真計算，得到多個仿真計算結果，從所有仿真計算結果中確定最優仿真計算結果，將最優仿真計算結果對應的一組待選鉸鏈產品，確定為最終選定的鉸鏈產品。

本發明的一種衛星太陽翼展開鉸鏈剛度優化系統的技術方案如下：

包括建模模塊、計算模塊、歸一化模塊、選型模塊、仿真模塊和確定模塊；

所述建模模塊用于：對用于安裝在衛星上的太陽翼的展開過程進行建模，得到太陽翼展開模型，并將所述太陽翼的根部鉸鏈和每個板間鉸鏈的剛度作為優化設計變量，并分別賦予初始值；

所述計算模塊用于：基于梯度的優化算法，并結合目標函數計算所有鉸鏈之間的相對剛度，所有鉸鏈包括太陽翼的根部鉸鏈和所有的板間鉸鏈；

所述歸一化模塊用于：利用所述太陽翼的期望展開時長，對所有鉸鏈之間的相對剛度進行歸一化處理，計算得到每個鉸鏈的剛度值；

所述選型模塊用于：

根據每個鉸鏈的剛度值進行相應選型，得到每個鉸鏈對應的待選鉸鏈產品；

所述仿真模塊用于：在太陽翼展開模型中，向所述太陽翼展開模型分別添加多組待選鉸鏈產品的結構和剛度，并進仿真計算，得到多個仿真計算結果；