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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种基于MATLAB和ADAMS的卫星帆板展开联合仿真模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115755642B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211380651.9，技术领域涉及：G05B17/02；该发明授权一种基于MATLAB和ADAMS的卫星帆板展开联合仿真模拟方法是由张康宇;路宽;程晖;傅超;梅梦梅;张昊鹏;赵仕博;郭栋;张亦弛;陈锦;张文涛;桑瑞涓设计研发完成，并于2022-11-04向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于MATLAB和ADAMS的卫星帆板展开联合仿真模拟方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于MATLAB和ADAMS的卫星帆板展开联合仿真模拟方法，首先基于ADAMS软件构建卫星帆板展开动力学仿真系统，其次利用第二类拉格朗日Lagrange方法建立卫星帆板的多板展开仿真模型，得到了系统的动力学模型；接下来利用具有四阶高精度的龙格‑库塔Runge‑Kutta，通过MATLAB软件对动力学微分方程进行求解，给出了卫星帆板的展开过程及其受到冲击的响应结果；然后将ADAMS动力学仿真结果S1与理论模型结果S3对比分析，在一定误差内验证了动力学理论模型准确度；最后基于线性二次型调节器LQR控制算法，推导出了卫星帆板展开系统的状态线性反馈的最优控制规律；本发明解决了卫星帆板无法快速稳定展开的问题，可为空间卫星帆板的结构设计与在轨展开提供一定的理论指导。

本发明授权一种基于MATLAB和ADAMS的卫星帆板展开联合仿真模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种基于MATLAB和ADAMS的卫星帆板展开联合仿真模拟方法，其特征在于，包括如下步骤： S1：使用ADAMS软件构建卫星帆板展开动力学仿真系统； S11：建立卫星帆板三维几何体模型，添加材料属性，定义连接； 在ADAMS软件中按照输入尺寸构建卫星帆板三维几何体模型，对结构添加材料属性，在大地与卫星本体，本体与帆板之间的连接处分别设置固定副、旋转副； S12：设置驱动力； 采用扭簧阻尼器作为驱动帆板展开的具体方式为设置预载荷角，通过预设转角使帆板完全展开，因此扭簧提供的扭矩计算公式为： Wtor＝k×β-βpre 其中：Wtor为扭矩，k为扭转刚度，β为扭转角；βpre为预设角，预设角为正值表示相对运动角度为顺时针方向，否则相反； S2：建立卫星帆板的多板展开仿真动力学方程； S21：定义分析模型； 假设卫星帆板系统由N块等尺寸等重量的矩形帆板组成，定义卫星本体与帆板连接处为坐标系原点，帆板展开完全时轴向为坐标系X方向，垂向为Y方向；定义帆板与Y方向夹角依次为α1,α2,...,αN，即帆板的广义坐标；帆板长度均为l，质量为m1,m2,...,mN，帆板的质心坐标为C1x1,y1,C2x2,y2，...,CNxN,yN；连接处扭簧的刚度为k1,k2,...,kN，阻尼为c1,c2,...,cN； S22：建立动力学方程； 假设卫星本体和帆板视为无变形的刚性体、连接处设置为扭簧阻尼器模型；采用第二类Lagrange方法建立卫星帆板的多板展开仿真模型为： 其中，T为系统用各广义坐标αi和各广义速度所表示的动能；V为系统势能；Qi为对应于αi的广义力；N为帆板的个数，即系统自由度数，亦等于系统的质点数和完整约束方程个数； 系统总动能为： 其中，aij为方阵A的各元素； 将系统总动能T表示为N×N对称方阵A的各元素之和，其表达式为： 其中，对于A最后一列，当帆板个数为偶数时取±，奇数时取 系统势能为： 系统广义力为： 将式2-4代入Lagrange方程1中，通过对时间求导和对广义坐标及广义速度求偏导数计算后得到卫星帆板的多板展开动力学运动方程； S3：求解卫星帆板的展开仿真动力学方程； S31：采用四阶Runge-Kutta方法求解； 对S2所推出的多板展开动力学运动方程，采用四阶Runge-Kutta公式，求解动力学微分方程 K1＝fxn,yn K4＝fxn+h,yn+hK36 S32：采用阶跃函数模拟外界冲击干扰； 采用MATLAB中的阶跃函数stepfun模拟瞬时作用力，单位阶跃函数表达式为： fd＝stepfunt,td1-stepfunt,td27 其中，t为总时间历程，td1,td2分别为外界干扰作用在帆板上的起始时间与截止时间； 假设有一大小为Fd的外界作用力施加到系统第i+1块帆板的D点处，其方向与X轴夹角为θ，那么第i和第i+1块帆板所在的节点i和i+1受到的力矩表达式为： Fdi＝-2×l×fd×sinαi+1-θ8 Fdi+1＝ld×fd×cosαi+1-θ9 其中，ld为D点到节点i+1的长度； S4：动力学模型准确度验证； 在仿真软件中设置相同的参数，将ADAMS动力学仿真结果与步骤S3的理论模型结果对比分析，在设定误差内验证动力学理论模型准确度； S5：控制算法设计； S51：建立状态空间模型 对多板展开仿真模型1在平衡点附近做线性化处理，状态空间表达式如下： 其中： C＝[100i0N000i0N]1×2N S52：LQR控制算法设计； 基于LQR算法，对帆板展开机构的相关状态变量及其微分引入状态反馈，完成对帆板转动角度及转动角速度的控制； 定义二次型性能指标函数J为： 式中：Q,R分别为正定的相关状态变量权矩阵和正定的控制输入量权矩阵； 根据LQR理论，使得上述性能指标最小的最优控制律为： u＝-Kx＝-R-1BTPx12 其中，K为状态反馈矩阵，P为非负定对称矩阵，是黎卡提方程的唯一正定解： AT+PA-PBR-1BTP+Q＝08×813 经过多次仿真实验，比较不同权重下的仿真效果，得到最优值对应的反馈控制器K矩阵。

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