环状分布质量变质心机构动力学建模及其稳定性分析

本文主要探讨了环状分布质量块在多刚体动力学中的建模及其特性分析。作者王唯、顾金良和栗保明，来自南京理工大学弹道国防科技重点实验室，他们针对一种特殊的变质心位置机构，即环形分布质量的系统，进行了深入研究。在假设小角度偏转的前提下，研究的核心是建立了一个带有环形变质心的平面刚体模型。 首先，他们构建了模型的基础，考虑了飞行器在介质或真空环境中，质心位置变化对飞行器动态性能的影响。由于质心位置的变动，可以改变气动力矩，从而影响飞行器的姿态和轨迹。变质心控制技术的优点包括提高控制精度、减少热载荷和结构复杂性，尤其是在航天器设计中，这种技术能有效利用高速运动带来的自然力进行姿态和机动控制。 然而，传统的变质心研究往往集中在小型滑块上，而文章试图突破这一局限，转向更实用的环形分布质量模型。作者简化了二维数学模型，并聚焦于研究带有变质心控制装置的系统在平衡位置附近稳定性问题。他们通过坐标变换处理了自由度间的耦合关系，将非线性时变系数方程转化为常系数线性方程，便于后续的分析。 关键发现包括：刚体转速的变化会导致系统的稳定性边界，当转速改变时，可能会引起系统从稳定状态转变为不稳定。因此，合理设置系统参数对于维持系统稳定性至关重要。文章的结论指出，通过精确的建模和参数优化，可以有效地避免系统不稳定现象的发生，这对于实际工程应用具有重要的指导意义。 本文的创新之处在于将理论研究与工程实践相结合，特别是在复杂且更具挑战性的环形分布质量变质心机构的建模和稳定性分析上，为相关领域的研究提供了新的视角和实用工具。文章的关键词包括变质心、建模、稳定性，以及可能的中图分类号O313.3，表明其在飞行器动力学和控制系统中的重要地位。