دانلود مقاله مدل‌ زیرساختار پارامتریک سازه‌ خرپایی فضایی بزرگ
ترجمه نشده

دانلود مقاله مدل‌ زیرساختار پارامتریک سازه‌ خرپایی فضایی بزرگ

عنوان فارسی مقاله: مدل‌های زیرساختار پارامتریک سازه‌های خرپایی فضایی بزرگ برای طراحی مشترک ساختار/کنترل
عنوان انگلیسی مقاله: Parametric sub-structuring models of large space truss structures for structure/control co-design
مجله/کنفرانس: سیستم های مکانیکی و پردازش سیگنال - Mechanical Systems and Signal Processing
رشته های تحصیلی مرتبط: مهندسی عمران
گرایش های تحصیلی مرتبط: سازه
کلمات کلیدی فارسی: بهینه سازی چند رشته ای - کنترل قوی - سازه های خرپایی - ساختار انعطاف پذیر - ارتعاشات میکرو
کلمات کلیدی انگلیسی: Multidisciplinary optimization - Robust control - Truss structures - Flexible structure - Micro-vibrations
نوع نگارش مقاله: مقاله پژوهشی (Research Article)
شناسه دیجیتال (DOI): https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2022.109427
لینک سایت مرجع: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0888327022005477
نویسندگان: A. Finozzi - F. Sanfedino - D. Alazard
دانشگاه: National School of Aeronautics and Space, France
صفحات مقاله انگلیسی: 21
ناشر: الزویر - Elsevier
نوع ارائه مقاله: ژورنال
نوع مقاله: ISI
سال انتشار مقاله: 2022
ایمپکت فاکتور: 9.090 در سال 2020
شاخص H_index: 180 در سال 2022
شاخص SJR: 2.768 در سال 2020
شناسه ISSN: 0888-3270
شاخص Quartile (چارک): Q1 در سال 2020
فرمت مقاله انگلیسی: PDF
وضعیت ترجمه: ترجمه نشده است
قیمت مقاله انگلیسی: رایگان
آیا این مقاله بیس است: بله
آیا این مقاله مدل مفهومی دارد: دارد
آیا این مقاله پرسشنامه دارد: ندارد
آیا این مقاله متغیر دارد: دارد
آیا این مقاله فرضیه دارد: ندارد
کد محصول: e17107
رفرنس: دارای رفرنس در داخل متن و انتهای مقاله
نوع رفرنس دهی: vancouver
فهرست مطالب (ترجمه)

خلاصه

1. مقدمه

2. رویکرد TITOP

3. کاربرد در مورد مطالعه طراحی مشترک سازه و کنترل فضا

4. نتیجه گیری

اعلامیه منافع رقابتی

ضمیمه.

منابع

فهرست مطالب (انگلیسی)

Abstract

1. Introduction

2. TITOP approach

3. Application on space structural and control co-design study case

4. Conclusions

Declaration of Competing Interest

Appendix.

References

بخشی از مقاله (ترجمه ماشینی)

چکیده

     ماموریت های فضایی مدرن و آینده با دقت بالا با چالش های فزاینده ای مرتبط با استفاده گسترده از سازه های انعطاف پذیر بزرگ روبرو هستند. توسعه ابزارهای مدل‌سازی جدید که قادر به توضیح ماهیت چند رشته‌ای این مشکل هستند، به منظور برآورده کردن معیارهای عملکرد ساختار و کنترل، بسیار مرتبط می‌شود. این مقاله یک روش جدید را برای مدل‌سازی تحلیلی سازه‌های خرپایی بزرگ در یک چارچوب زیرساختار پیشنهاد می‌کند. یک عنصر مکعب واحد سه بعدی با نرم افزار تجاری المان محدود طراحی و تایید شده است. این مدل توسط چندین مکانیزم فرعی دو بعدی که با استفاده از مدل‌های بلوک دیاگرام مونتاژ شده‌اند، تشکیل شده است. این بلوک ساختمانی برای ساخت سازه های خرپایی پیچیده با تکرار عنصر است. توصیف دقیق ارتعاش سیستم و حداقل نمایش آن، و همچنین امکان محاسبه عدم قطعیت های پارامتری در پارامترهای مکانیکی آن، آن را به ابزاری مناسب برای انجام طراحی مشترک ساختار/کنترل قوی تبدیل می کند. به منظور نشان دادن نقاط قوت رویکرد پیشنهادی، یک مورد مطالعه طراحی مشترک ساختار/کنترل پیشنهاد شده و با استفاده از سنتز قوی ساختار یافته حل می‌شود. هدف بهینه سازی عملکرد اشاره یک آنتن، به حداقل رساندن اغتشاشات ناشی از مکانیسم های محرک آرایه خورشیدی (SADM) دو پنل خورشیدی، انجام کنترل فعال با استفاده از چندین محرک جرم اثبات شده (PMA) و کاهش همزمان جرم است. ساختار خرپایی که آنتن را به بدنه اصلی فضاپیما متصل می کند.

توجه! این متن ترجمه ماشینی بوده و توسط مترجمین ای ترجمه، ترجمه نشده است.

بخشی از مقاله (انگلیسی)

Abstract

     Modern and future high precision pointing space missions face increasingly high challenges related to the widespread use of large flexible structures. The development of new modeling tools which are able to account for the multidisciplinary nature of this problem becomes extremely relevant in order to meet both structure and control performance criteria. This paper proposes a novel methodology to analytically model large truss structures in a sub-structuring framework. A three dimensional unit cube element has been designed and validated with a Finite Element commercial software. This model is composed by multiple two-dimensional sub-mechanisms assembled using block-diagram models. This constitutes the building block for constructing complex truss structures by repetitions of the element. The accurate vibration description of the system and its minimal representation, as well as the possibility of accounting for parametric uncertainties in its mechanical parameters, make it an appropriate tool to perform robust Structure/Control co-design. In order to demonstrate the strengths of the proposed approach, a structure/control co-design study case is proposed and solved using structured robust -synthesis. The objective is to optimize the pointing performances of an antenna, minimizing the perturbations coming from the Solar Array Driving Mechanisms (SADM) of two solar panels, performing active control by means of multiple Proof Mass Actuators (PMA), and simultaneously reduce the mass of the truss-structure which connects the antenna to the main spacecraft body.

Introduction

     In order to systematically face the challenges associated with the next generation of satellites, the European Space Agency (ESA) and NASA have combined their past experiences to cope with the fine pointing requirements of high accuracy observation and Science missions [1]. This represent a domain which is extremely multi-disciplinary: structural, control and system engineering considerations must coalesce to limit the propagation and amplification of internally generated disturbances through the satellite’s flexible structures. For these reasons, the development of rigorous methodologies and design tools that can handle all these domains is crucial at early stages of design. The works of Preda et al. [2] and Sanfedino et al. [3,4] are example or this approach.

     In the past decades, structural and control co-design has attracted a lot of attention due to its ability of merging these multiple multidisciplinary requirements into a single design flow. Moreover, the increasing use of large structures and appendages for Space applications has rendered flexible modal analysis mandatory for the design of proper spacecraft control laws.

Conclusions

     This paper aimed at introducing new analytical tools to model large complex truss structures for space applications in the TITOP/NINOP framework with the specific objective of developing models for structure/control co-design and robust analysis and control. A series of 2D mechanisms block has been introduced to build a unitary 3D cubic element which serves as a building block for truss structures in a sub-structuring approach. The analysis displayed the potentialities of the approach, as large structures composed by a high number of beam elements can be easily assembled by using blocks of decreasing complexity. In addition, a full validation campaign by comparison with Nastran validated the representativeness of these models.

     A case study was then introduced to represent the strengths of the TITOP/NINOP approach in performing robust structure/control co-design in presence of parametric uncertainties. A complex 3D truss structure was built using the previously introduced cube elements and attached to a spacecraft to act as support for an high precision antenna. The objective of the co-design was to reduce the structural mass of the system while satisfying a fine pointing requirement. This study case highlighted the potential of these analytical blocks in performing complex multi disciplinary optimization problems. The direct co-design using structured ?∞ control synthesis allowed for computational cost reduction and brought to a mass saving of almost 76% of the original structural mass, while coping with stringent pointing performances and a large set of uncertainties in the mechanical design parameters. The main conclusion of this work is that it is possible to develop knowledge-based models for complex truss structures with an analytical dependence on the sizing, variable or uncertain parameters. These models can be directly used for robust design, robustness analysis or parametric optimization, thus simplifying model uncertainty quantification and model reduction in the overall control/structure integrated design process.