飞轮扰动作用下卫星结构响应能量预示方法

王 坤，赵 阳，马文来，王有懿

(哈尔滨工业大学 航天学院 航天工程系，哈尔滨 150001)

航天事业的不断发展对航天器的指向精度及稳定性提出了更高的要求，在轨运行期间的各种干扰降低了天线和相机等有效载荷的工作性能，飞轮作为最主要的干扰源之一，严重影响卫星等航天器的姿态控制精度和稳定性，成为制约我国高精度航天器发展的主要因素［1］。研究航天器在飞轮作用下的动态响应特性，是抖动抑制的基础，对我国研发高精度和高稳定度航天器具有重要意义。

研究飞轮扰动下航天器结构动态响应特性的方法主要是有限元法［2］，作为一种数值解法，为保证解的合理性，在划分有限单元时需保证每个波长之内包含一定数目的单元［3］，这样，网格密度和计算成本会随着结构振动频率的升高而增加，故实际工程中，有限元技术局限于低频振动分析领域。

为解决航天器结构中高频响应问题，田浩等［4］将波动方法用于卫星框式结构的抖动特性分析。波动法可对全频域进行确定性描述，但它在高频域对边界条件的数学模型要求较高，也具有一定局限性。

有限元法和波动方法的一个主要缺陷在于其以位移为变量，力求得到结构所有位移和所有频率的精确解，因而导致了响应预示结果对结构模型敏感和计算成本的增加。能量方法的出现在一定程度上解决了这一问题。Lyon［5－6］给出了基于能量方法的结构振动分析，这奠定了统计能量分析的基础。……