随着航天技术的发展,结构的柔性变形引起了越来越多的问题,特别是柔性附件的振动对飞行器的安全运行有很大影响.太阳帆板是空间飞行器的重要组成部分,在飞行器整个在轨工作过程中必须可靠工作,为飞行器提供足够的电力供应.为了充分发挥太阳帆板的发电能力,在飞行器飞行过程中,太阳帆板必须不断旋转以保持板面与太阳光线垂直.由于步进电动机工作可靠,转动角度容易实现开环控制,而且旋转误差没有积累,在帆板驱动系统中得到广泛应用.但是,太阳帆板的柔性振动与步进电动机驱动力矩的非线性耦合可能会导致驱动系统发生堵转故障.该文的主要工作就是对这一问题进行研究,分析产生这种现象的原因,提出避免出现这种故障的措施.用弹性杆模拟太阳帆板的振动特性以简化问题,便于揭示现象的本质,进而建立了步进电动机驱动柔性负载时的简化模型,分析了这类系统中出现的堵转现象.产生这种现象的主要原因是负载柔性振动与电机输出力矩之间的非线性耦合,另一原因是干磨擦的非线性特性,导致有效驱动力矩小于干磨擦阻力矩,从而无法驱动矩的作用,同时还必须考虑负载柔性振动对驱动系统的影响,以避免系统发生堵转现象.为了考察太阳帆板驱动系统堵现象对飞行器姿态及轨道运动的影响,利用牛顿-欧拉方法、拉格朗日方法建立了飞行器的动力学模型.针对“神舟”号飞船太阳帆板进行了大量数值仿真,为难证数值仿真模型的可靠性,根据理论分析的结果,研制了可以复现太阳帆板驱动系统堵转现象的实验台.用步进电动机驱动尖端带有集中质量的弹性杆,利用光电码盘测量步进电动机的转动角度,安装在弹性杆端部的加速度计测量弹性杆的振动.