【儀表網 研發快訊】碳纖維增強復合材料，以其低剛度、輕質的特點，是衛星或航天器的大翼展太陽能陣列制造過程中被廣泛應用的一種復合材料。然而，利用這種材料制備的太陽翼，在航天器或星體擾動下容易產生振動，且難以快速衰減，會讓衛星或航天器的指向精度和姿態控制受到影響。隨著陣列尺寸的增大，幾何非線性振動的影響變得不可忽略，因此，預測和控制大翼展太陽翼的幾何非線性振動行為至關重要。
近日，中國科學院沈陽自動化研究所空間自動化技術研究室空間結構動力學及優化設計團隊在碳纖維增強復合材料懸臂層合板非線性振動分析與主動振動控制方面取得進展。科研團隊搭建了地面樣機試驗平臺，建立了幾何非線性模型，設計了基于非線性狀態觀測器的主動控制器，開發了高效的數值求解算法并搭建了仿真試驗平臺，系統地模擬、驗證并分析了碳纖維增強復合材料懸臂層合板的非線性振動行為和主動控制效果。
地面試驗平臺及控制效果
研究結果表明，科研團隊所提出的動力學分析模型能夠有效預測復合材料空間薄壁結構的非線性振動行為，所設計非線性控制器在振幅衰減比率和快速響應時間等性能指標均優于傳統控制器，為航天器復合材料板殼結構的非線性振動控制提供了解決思路。
該研究以Nonlinear vibration analysis and active vibration control of carbon fiber reinforced composite cantilever laminated plate為題發表于航空航天領域國際期刊Mechanical Systems and Signal Processing，沈陽自動化所博士研究生李華東為第一作者，駱海濤研究員為通訊作者。
空間結構動力學及優化設計團隊長期致力于復合材料薄壁結構及其航天應用研究，持續推進先進復合材料技術與空間衛星工程的交叉融合。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院大連化學物理研究所與中國科學院沈陽自動化研究所聯合創新基金等項目的資助。(空間自動化技術研究室)
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