卫星有效载荷力学特性有限元仿真

为保证卫星有效载荷仿真计算的可行性和精度、提高仿真效率,预测有效载荷在相应力学环境下的响应,用HyperMesh8．0划分整机的有限元模型网格,用MSC Nastran2005计算和分析有效载荷的过载特性、频率响应特性、冲击和随机振动．该方法对保证卫星有效载荷仿真计算的可行性和精度、提高仿真效率有重要作用;可以有效预测卫星有效载荷对力学环境的响应,较全面评估设计,进而指导改进设计．     

卫星结构板优化设计

利用MSC Patran对某板式卫星结构进行有限元建模,采用MSC Nastran对卫星进行模态分析,获取整星结构的模态参数,并与试验结果进行比对,验证有限元模型的正确性和准确度。在满足结构强度和刚度的约束条件下,对安装有效载荷单机的关键底板进行刚度和强度优化设计。优化前后结构的有限元仿真分析表明：优化设计可有效抑制载荷单机处的振动位移响应。     

卫星有效载荷的多目标多学科设计优化研究

在卫星有效载荷系统研究中,实施多目标多学科优化的可行性设计。首先,分析了开展卫星有效载荷多学科设计优化的关键技术。建立了包含天线、转发器、数据传输、可靠性、成本和质量的多学科分析模型。然后,应用多目标遗传算法对某卫星有效载荷的可靠性和成本进行多目标设计优化,获得最优解集。最后,运用多学科协同优化结合遗传算法进行可靠性单目标设计优化。研究结果表明:有效载荷的多目标多学科设计优化全面考虑了多个学科之间的关系,设计人员可按需选择其满意的优化结果,大幅提高设计效率;协同优化方法有助于实现学科自治、并行设计,提高设计的灵活性和缩短设计周期。     

卫星载荷安装平台结构轻量优化与仿真分析

结构轻量化是目前航天器设计的发展趋势.以国内某高精度成像卫星有效载荷安装平台为对象,为了降低卫星平台的质量,同时满足其在复杂外热流环境下的热变形要求,分别采用拓扑优化与铺层优化两种方法对卫星安装平台进行轻量优化设计.在整星有限元热变形分析基础上,以载荷安装平台的质量最轻为目标,对结构进行优化设计,并对整星进行模态分析以验证设计方案的可靠性.两种优化方法均满足结构热变形设计要求,相比拓扑优化方法,铺层优化方法可以大幅降低安装平台质量,并且可行性高.     

中法海洋卫星有效载荷FDIR实现方法研究

中法海洋卫星搭载了波谱仪分系统、微波散射计分系统和数据传输分系统三种载荷,三类载荷在轨每天连续24小时不间断工作。为提高卫星在轨期间有效载荷运行的安全性,提出了有效载荷系统级故障检测隔离与恢复（FDIR, Fault detection, isolation and recovery）实现方法。有效载荷FDIR由卫星主机和载荷下位机协同完,各载荷下位机实时监测自身运行状态,发现故障时按照故障预案执行隔离操作或上报故障信息交由卫星主机处理。卫星主机还能通过平台其他分系统获得更高级别的有效载荷状态参数,综合分析后及时执行故障隔离操作。文章介绍了三类有效载荷故障监测参数选择方法、故障判断准则和故障隔离措施。各有效载荷的FDIR功能都能够独立使能/禁止,FDIR门限值、连续异常错误次数在轨均可软件调整。中法海洋卫星有效载荷的FDIR实现方法已通过地面试验验证,符合设计要求,其方法可推广至其他卫星型号。     

螺旋槽型干气密封系统轴向工作模态研究

干气密封系统的轴向动态特性会影响密封气膜的密封特性,从而影响机械密封的稳定性和可靠性,采用高灵敏加速度传感器和数据采集装置,设计螺旋槽型干气密封装置轴向振动测试试验,采用半互功率谱密度函数实现对干气密封装置的工作状态模态分析,分别利用平均相位偏差、模态相位线性度、模态复杂性和模态指示函数4个数学指标对模态参数辨识结果进行验证,结果表明:半互功率谱密度函数的模态分析验证结果较好,适用于干气密封组合型装置的环境激励工作状态模态分析。     

EMOEA/D-DE算法在卫星有效载荷配置中的应用

针对卫星有效载荷配置问题,提出了一种基于差分进化分解的改进多目标优化算法(EMOEA/D-DE)的有效载荷配置模型。该模型将配置问题转化为以卫星数、卫星冗余度为目标的多目标优化问题(MOP),并采用EMOEA/D-DE进行求解。此外,针对随机均匀初始化会导致种群在目标空间分布过于集中的问题,采用与优化目标相结合的随机初始化方法进行改进。实验结果表明,该模型所求解集的平均差异性在0.05以内,分布度值在0.9以上,具有较好的稳定性及分布性,且改进后的算法收敛速度提升近1倍,所求解的近似Pareto前沿相对更优。     

供应链中供应商选择决策方法

为了克服传统供应商选择过程中面向单一解的局限性,更好地解决供应链中供应商选择的多目标优化问题,达到费用和效益最佳,以产品价格、质量、交货可靠性和交货提前期为评估指标,建立了供应商选择多目标优化模型.首次将SPEA2算法应用于供应商选择问题,构造了适合该模型特征的SPEA2算法求解过程,可针对多个求解目标获得一组均衡解.模拟算例中一次得到多组有效解,表明所建立模型及所用方法是有效、可行的,它为制造企业获得有多种解决方案的供应商选择问题提供了可参考的模型和求解算法.     

弹性支撑下风电机组传动系统结构动力分析

考虑水平轴风力发电机组齿轮箱弹性支撑的柔性连接特性,基于集中质量思想和拉格朗日方法,建立风力发电机传动系统多体动力学模型,研究了齿轮箱弹性支撑对传动系统结构动力学特性的影响.利用动力学模型和模态分析方法,得到了由弹性支撑耦合到系统后的模态频率,并获取了在该模态激励下的模态动能分布.采用变参数方法进行传动系统模态对齿轮箱弹性支撑刚度变化的敏感性分析,利用模态叠加法进行齿轮箱体的动响应分析.数值求解结果和分析表明,考虑齿轮箱弹性支撑的传动系统某阶固有频率即为弹性支撑下齿轮箱体振动主模态;弹性支撑线刚度对传动系统低频率固有模态存在一定影响;齿轮箱体振动分析时应考虑1阶和2阶的低频模态较为合理.本研究工作对传动链系统方案可靠性设计和抑制传动链振动的加阻控制提供了一定理论基础.     

卫星遥感影像RPC参数求解算法研究

针对国内外在求解RPC模型参数算法上需要初值、迭代处理,且求解过程相当复杂的缺憾,提出了基于全球DEM的RPC模型参数求解算法,利用SPOT-5、CBERS-2以及ERS卫星影像进行实验,获得对卫星遥感影像几何处理有意义的结论,并对卫星影像在利用严格成像几何模型求解RPC模型参数时做了控制点格网大小及高程分层数对求解精度的影响实验,得出对卫星遥感影像,采用控制点的格网大小为20×20、高程分层为3可以达到精度和效率的平衡。     

A procedure for the determination of effective mass sensitivities in a general tridimensional structure

In the aerospace community effective mass is the most commonly used criteria to select target modes, i.e. the significant modes of a base driven structure such as a payload at launch. Ultimately this concept is used as a modal reduction technique. Effective mass sensitivities give a first-order approximation of the new values of the effective masses induced by a structural modification and can be used in the design phase to avoid reanalysis of the complete model. In the paper a procedure, based on modal expansion, for yielding the effective mass partial derivative with respect to the structural lumped mass, developed for a general tridimensional structure, is described. To validate the procedure some outputs are compared with the standard Nastran ones for a spacecraft structural model. The results show a good agreement and qualify the procedure as very reliable.     

火箭结构系统纵向模态自动辨识方法

针对工程中需要从火箭结构系统的整体模态中识别纵向模态,根据模态有效质量理论,提出了一种识别火箭结构系统纵向模态的自动辨识方法.以具有集中质量系统的振动特性作为算例,通过有限元软件,建立了具有集中质量系统的梁模型,利用自动辨识的方法,自动辨识出系统的纵向模态,并与应用模态分析法所计算的系统模态信息相比较,这种自动辨识方法不仅能准确的辨识出振动系统的纵向模态,而且还具有自动高效的识别特点.为准确快速建立液体火箭POGO振动系统的动力学模型等工程系统的模型提供理论依据.     

Dynamic material parameter inversion of high arch dam under discharge excitation based on the modal parameters and Bayesian optimised deep learning

Vibration-based dam safety monitoring methods have increasingly become a research hotspot for assessing dam safety. The accurate material parameters of a high arch dam and its foundation are critical for monitoring vibration safety. Accordingly, a dynamic material parameter inversion framework for an arch dam is developed based on modal parameters and deep learning. Firstly, an determined-order stochastic subspace identification method with adaptive variational modal decomposition is proposed based on the prototype vibration signal obtained under the discharge excitation, which can effectively identify the modal parameters. Secondly, the sensitivity of the dynamic elastic modulus (DEM) in different regions to the modal parameters of the arch dam was analysed using the orthogonal test method and variance analysis method, and it was utilised to ascertain the DEM to be inverted. Finally, a Bayesian optimised multi-output long short-term memory neural network is used to establish a nonlinear mapping relationship between the DEM and the modal parameters as an alternative to finite element calculations, and the identified modal parameters are employed as network inputs to inverse the actual DEM of each zoning. An engineering example shows that the proposed DEM inversion method for high arch dams is effective and accurate, providing a good basis for the vibration safety analysis of arch dams. This study overcomes the limitations of difficult to effectively extract modal parameters of arch dams under discharge excitation, and advances the application of deep learning technology in hydraulic engineering by combining modal parameters.     

基于LabVIEW的卫星有效载荷遥测数据解析处理方法

针对有效载荷遥测数据解析处理难以适应不同卫星载荷的地面测试通用性的问题，提出了一种基于LabVIEW的遥测数据解析处理方法。该方法将底层硬件控制及顶层数据分析功能独立，构建一个UDP网络，以JSON数据作为各独立控制系统间交换接口。遥测解析系统接收底层RS422通信系统送来的JSON格式原始遥测数据包，根据可设置的配置文件完成识别遥测包类型、提取预设原始参量、解析参数、存储显示数据，向顶层控制系统转发JSON格式解析后数据。所设计的测试系统经2个卫星载荷的实际工程应用和3个卫星载荷的桌面仿真测试，实现了不同载荷遥测数据解析通用性，可为快速搭建地面测试系统提供设计参考。     

星载感应式磁力仪地面检测系统及数据预处理软件设计

星载感应式磁力仪载荷可获取空间低频交流磁场,地面检测系统及数据预处理软件是设计开发的重要调试工具。首先介绍了感应式磁力仪的工作原理、探测数据产品及相应的研究意义。然后针对载荷设备外部接口设计了地面检测系统,实现了载荷与上位机的通信功能,并采用Visual C++调用Matlab的方法设计了一套具有实时科学数据显示的数据预处理软件,实现了在保持科学数据完整接收的同时以动态刷新方式显示不同方向和频段波形图的功能。该方法编程简单,集成功能全面,已经历了卫星多阶段的测试和试验。运行结果表明,该系统能够对仪器工作状态进行实时监视和控制,具有易维护和可拓展的特点,为星载仪器后续阶段的研制和应用提供了测试条件。     

基于DSP + FPGA的PMSM控制系统设计与实现

面向低轨卫星载荷测试中可灵活配置和小体积宽带信号模拟的需求,采用了AD9361和Zynq-7000构成了信号模拟系统,AD9361射频捷变芯片具有宽带、小型化特点,基于SOC架构设计的Zynq-7000运行Linux操作系统,可完成低轨卫星轨道的位置、速度以及卫星接收信号的多普勒值计算,Zynq-7000通过寄存器实现对AD9361射频捷变芯片参数配置,同时将接收信号多普勒值计算结果通过AXI总线实时设置AD9361射频捷变参数可实现70MHz至6GHz低轨卫星载荷接收信号的模拟。论文给出了基于Zynq-7000芯片Linux操作系统下实时轨道参数和信号参数计算的流程和结果,测试了AD9361射频捷变芯片模拟生成的低轨卫星载荷接收信号性能参数。     

一种卫星有效载荷自动化测试系统的设计

提出了一种卫星有效载荷自动化测试系统的设计方法,详细论述了其实现原理和系统中的各个功能模块,重点介绍了载荷自动化测试系统的OCOE内部结构设计、数传SCOE内部结构设计、载荷SCOE内部结构设计和系统工作流程等部件的设计思路和实现方法。文章所介绍的卫星有效载荷自动化测试系统,有着高内聚、低耦合的特点,同时支持多个载荷处理终端进行载荷数据并行分析。试验结果表明,本系统能至少提高一倍以上的工作效率,避免了人力耗费过大和人工参与对测试结果的不良影响,使有限的测试人员有更多精力集中在载荷测试数据本身,提高了测试结果的准确性和可靠性。     

立体测绘小卫星有效载荷--传输型三线阵CCD摄影测量相机

立体测绘小卫星是现代小卫星发展的重要分支。三线阵ＣＣＤ立体测绘相机作为立体测绘小卫星有效载荷,突破了传统卫星设计概念,利用相机支架可作为卫星平台的优势,集光机电热进行设计,使有效载荷比达到４０％ 以上