作者：尹婷婷，邓子辰，胡伟鹏，李庆军，曹珊珊

作者单位：西北工业大学力学与建筑学院

来源：力学学报

以空间太阳帆塔在轨运行中遇到的强耦合动力学问题为研究背景，建立了空间刚性杆一弹簧组介结构轨道与姿态耦合问题的动力学模型，采用辛(几何)算法研究了其轨道与姿态耦合的动力学行为，研究结果可以从系统的能量保持情况间接得到验证.首先，基于变分原理，通过引入对偶变量将描述空间刚性杆一弹簧组合结构动力学行为的拉格朗日方程导入哈密尔顿体系，建立简化模型的正则控制方程;随后，采用辛龙格库塔方法模拟分析了地球非球摄动对轨道、姿态的影响及系统能量的数值偏差问题.

数值模拟结果显示:随着初始姿态角速度增大，轨道半径的扰动增大，轨道与姿态之间的耦合效应加剧;带谐摄动对空间刚性杆一弹簧组介结构模型的轨道、姿态产生的影响比田谐摄动要高出至少两个数量级;同时辛龙格库塔方法能更好地快速模拟地球非球摄动影响下空间刚性杆一弹簧组合结构的动力学行为，并能够长时间保持系统的总能量，有望为超大空间结构实时反馈控制提供实时动力学响应结果.