碳纤维增强复合材料，以其低刚度、轻质的特点，是卫星或航天器的大翼展太阳能阵列制造过程中被广泛应用的一种复合材料。然而，利用这种材料制备的太阳翼，在航天器或星体扰动下容易产生振动，且难以快速衰减，会让卫星或航天器的指向精度和姿态控制受到影响。随着阵列尺寸的增大，几何非线性振动的影响变得不可忽略，因此，预测和控制大翼展太阳翼的几何非线性振动行为至关重要。

 

 

　　近日，中国科学院沈阳自动化研究所空间自动化技术研究室空间结构动力学及优化设计团队在碳纤维增强复合材料悬臂层合板非线性振动分析与主动振动控制方面取得进展。科研团队搭建了地面样机试验平台，建立了几何非线性模型，设计了基于非线性状态观测器的主动控制器，开发了高效的数值求解算法并搭建了仿真试验平台，系统地模拟、验证并分析了碳纤维增强复合材料悬臂层合板的非线性振动行为和主动控制效果。

 

 

　　研究结果表明，科研团队所提出的动力学分析模型能够有效预测复合材料空间薄壁结构的非线性振动行为，所设计的非线性控制器在振幅衰减比率和快速响应时间等性能指标均优于传统控制器，为航天器复合材料板壳结构的非线性振动控制提供了解决思路。

 

　　该研究以Nonlinear vibration analysis and active vibration control of carbon fiber reinforced composite cantilever laminated plate为题发表于航空航天领域国际期刊Mechanical Systems and Signal Processing，沈阳自动化所博士研究生李华东为第一作者，骆海涛研究员为通讯作者。

 

　　空间结构动力学及优化设计团队长期致力于复合材料薄壁结构及其航天应用研究，持续推进先进复合材料技术与空间卫星工程的交叉融合。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院大连化学物理研究所与中国科学院沈阳自动化研究所联合创新基金等项目的资助。