一种航天卫星动力学模型的建立

介绍了一种航天卫星离散动力学模型的建立方法，这个模型考虑了卫星本体和太阳电池帆板的刚性旋转运动及太阳电池帆板本身的振动。首先，使用有限单元法对太阳帆板电池进行模态分析，得出太阳电池帆板的特征值和特征矢量，然后利用离散参数拟坐标拉格朗日法，建立航天卫星的离散动力学模型。得到的离散动力学方程虽然有一定程度的解耦，但没有完全解耦，因此在解方程时需要进一步解耦。     

太阳能帆板平面度测量系统中标定方法研究

在卫星太阳能帆板的生产制造过程中,太阳能帆的平面度是其中一项重要性指标,由于太阳能帆板表面结构的特殊性。传统的测量方法都不能满足其平面度测量的要求。本文介绍了一种新型的太阳能帆板平面度测量系统,并对共中的标定方法进行了详细的研究。     

卫星太阳帆板展开的动力学仿真分析与应用

研究了卫星帆板展开对整星姿态的影响,优化了展开策略。对单块帆板的展开进行了理论建模,得到了转动角度和时间关系的解析解;结合某卫星工程实际对单块帆板进行了ADAMS动力学仿真,建立了更接近实际的ADAMS模型和参数设置。通过搭建的单块帆板展开试验机构进行展开试验,测得了驱动力矩、阻力矩等参数,并对理论模型和ADAMS模型进行了参数修正。修正后的结果显示理论计算、仿真和试验结果相差在5%以内。对于10.6kg帆板而言,驱动力矩每增加0.09N·m,展开时间缩短0.4~0.5s,冲击载荷相应增加400N左右。修正过的ADAMS模型可应用于整星帆板展开动力学分析,得到不同展开策略对卫星姿态影响的大小,为展开模式的选择、姿态精确控制提供参考依据。     

卫星帆板不确定性分析

为了研究不确定性参数对卫星帆板系统展开锁定动力学响应过程的影响,对参数为随机和认知不确定性两种情况进行了分析。首先在ADAMS中建立了卫星帆板系统多体动力学模型并建立模型语言文件ADM、脚本控制文件ACF,在MATLAB环境下编辑脚本仿真分析程序进行不确定性多体动力学仿真分析。当参数为随机不确定性时,采用蒙特卡罗方法进行参数抽样并求得响应的置信区域;参数为认知不确定性时,用区间分析的方法求得系统响应边界。联合仿真结果表明两种不确定性分析方法均能定性分析参数不确定性对卫星帆板系统展开锁定响应过程的影响,为卫星帆板系统结构设计提供一定的参考依据。     

基于ADAMS柔性体的分析及在太阳阵展开中的应用

先对ADAMS软件的柔性体建模的方法进行了介绍,并在MSCADAMS/View2005环境下建立了刚性太阳帆板的仿真模型,然后通过其中的一种方法,利用其新增功能把刚性帆板直接替换为柔性帆板时对卫星太阳阵的展开进行了仿真分析,并利用后处理模块对结果进行了比较,着重讨论了太阳阵本身的柔性对太阳帆板展开过程的影响。     

气浮重力补偿装置变论域模糊控制策略设计

针对太阳能帆板地面展开实验中对气浮重力补偿装置的控制问题，当帆板在大范围内做展开运动时，普通的模糊PID由于固定论域和部分模糊规则的不完善导致在实际控制中出现响应速度变慢，抗干扰性和自适应性变差的现象，结合变论域控制思想，提出一种适用于气浮重力补偿装置的变论域模糊PID控制策略。通过分析气浮重力补偿装置的气膜振动工况和地面干扰工况，建立了帆板展开过程的动力学方程，设计了一种变论域模糊PID控制器，在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型并搭建帆板展开气浮实验台进行实验验证，实验结果表明设计的控制策略能将支撑点位置误差控制在0.6%以内，相比较于普通模糊PID控制，误差率减小了50%,控制精度高，抗干扰性强，取得了较好的控制效果。     

航天器新型伸展机构的设计研究

由于空间飞行任务复杂性和多样性的要求,往往要求航天器具有快速变轨的能力,快速变轨机动过程中的过载,可能导致容易产生大挠度的太阳能帆板发生振颤,扭曲,最终影响姿态控制或结构.对太阳能帆板的关键部分伸辰机构进行研究,通过国内外伸展机构的调研,设计了两种新型机构并分别对其的可行性进行对比,为以后的机构设计做出了相应参考.     

应用形状记忆合金的太阳帆板的振动控制

以挠性航天器的太阳帆板为研究对象,在建立挠性系统动力学模型的基础上,采用滑模变结构控制策略进行挠性航天器太阳帆板的振动控制,同时在帆板上植入SMA丝形成驱动器,并采用经典线性最优控制算法控制SMA驱动器。仿真结果表明,这样的控制规律有效抑制了帆板的振动。     

面形结构大变形智能检测系统概念设计

面形结构大变形的智能检测对太阳能帆板及其他面形结构的振动测试与振动抑制有重要意义.论述了该系统的整体概念、模块构成及需要实现的功能,讨论了研究涉及的振动激励、传感网络、曲面重建及可视化等关键技术.此外,简单介绍了实验振动台的结构设计.     

定向太阳帆板的运动学分析

定向太阳帆板是指卫星上可对太阳跟踪定向的太阳电池供电系统。采用这种定向太阳帆板可显著缩小帆板面积并能提高其比功率。它一般用于三轴稳定的地球卫星,例如,气象、资源、通信、广播、导航卫星等。由于此类卫星要求其Z轴始终指向地心,因而不能使太阳帆板同时对准太阳。这样,便采用了定向太阳帆板。定向太阳帆板是在伸展式(不定向)太阳帆板的基础上发展起来的。它出现在六十年代末期,至今在国外已获得广泛地应用。     

星载设备冲击谱分析及改进设计

星载设备遭受的冲击振动环境恶劣,其结构和元器件极易出现由于过大的冲击而导致的结构破坏、功能失效等动力学问题。为了减小星载设备过大的冲击振动响应,提高其抗冲击安全性,本文基于结构有限元方法建立了某星载设备的结构动力学模型,运用大质量法进行了模态分析和冲击谱分析;基于模态分析和冲击谱分析的结果对结构的薄弱环节进行了改进设计。分析结果表明,结构改进设计后,以结构增重仅1.03%的微小代价使结构基频提高了14.7%,最大Mises应力响应降低了8.73%,满足了结构强度的要求,验证了修改方法的可行性。     

金属橡胶减振器在同轴两反空间相机中的应用

为了减少振动对同轴两反空间相机的影响,研究了金属橡胶减振结构及同轴两反空间相机的随机振动响应.分析金属橡胶结构的力学模型,研制出串联金属橡胶减振结构,建立空间相机的有限元模型并进行模态分析和随机振动响应分析;最后,通过正弦扫频试验和随机振动试验验证有限元分析的准确性.试验结果表明,装配有金属橡胶减振器的同轴两反空间相机...     

卫星遥感器微振动隔离用液体阻尼隔振器

针对卫星平台的微振动,提出了具有良好高频衰减及共振峰控制性能的松驰型液体阻尼隔振器。建立了松弛型液体阻尼隔振模型,从传递率的角度分析了提出的松驰型液体阻尼隔振器与传统隔振模型的区别。使用波纹管提供刚度及密封,基于小孔阻尼结构形式,设计了松弛型液体阻尼隔振器并求解了系统的阻尼因子。对所设计的隔振器进行了传递率测试,结果表明,松弛型液体阻尼隔振器在共振频率处能够提供大阻尼,将共振放大倍数控制在2倍以内;在高频隔振区能提供小阻尼,100Hz衰减率超过95%,隔振性能优于传统隔振器。得到的结果和理论预测吻合较好。该项研究对松弛型液体阻尼隔振器的设计以及其在遥感器微振动隔离的应用上具有很强的指导作用。     

大型索网反射面天线空间动力学分析

大型可展开索网反射面天线是目前较为理想的天线结构形式.由于其自身的结构特点以及复杂的空间环境因素,天线在运行时易产生大幅度振动变形,严重影响卫星的稳定运行.文中以某星载大型可展开索网反射面天线为切入点,对其进行了空间动力学分析.针对天线与中心刚体之间的多体动力学刚–柔耦合问题,首先根据模型分析参数建立了卫星–天线–太阳...     

卫星飞轮隔振系统频率漂移诱发低频共振现象

建立了卫星飞轮隔振系统的力学模型,研究了在弹性支撑下飞轮转动与进动共同作用下飞轮隔振系统的固有频率变化规律。通过理论分析得出,飞轮逆向进动频率与飞轮转动分频在低频段交汇,会诱发隔振系统的低频共振。进行了飞轮隔振系统的动力学试验,验证了系统的固有频率存在频率漂移现象,同时证明飞轮在高转速下会诱发系统在低频区域的共振。提出了增加系统阻尼的方法来抑制低频共振现象,试验表明,该方法可有效减缓频带漂移诱发的低频共振问题。     

减速机齿轮的模态分析和研究

针对锐进F系列这一典型型号的减速机,首先利用Pro/E软件建立了该型号减速机斜齿轮的实体单元模型。然后利用ANSYS软件对该减速机斜齿轮进行了静力分析并对齿轮的局部进行网格细化,之后对其进行振动模态分析,得到了该齿轮的前十五阶固有频率及模态振型。通过进一步的研究和改进,可以使其结构避免共振或按特定频率进行振动,从而提高工作效率和产品寿命。     

地铁和城铁引起地表振动的测试分析

通过对北京地铁二号线、十三号线沿线特定地段列车通过时引起地面振动的测试分析发现,在列车通过时引起的地表振动中高于10Hz以上的振动信号很容易被土层衰减,而在1~10Hz的振动信号难以衰减,其振动强度是无列车通过时的30~100倍。而且测试发现1~10Hz范围的振动信号在100m范围内传播几乎没有衰减。对于采用"钢弹簧浮置板道床"轨道减震装置路段,地表观测显示在1~10Hz频段上振动信号有一定减弱,但仍超出无列车通过时振动信号的10倍以上。因此,地铁低频振动引起的环境背景地面运动水平的显著提高无疑会对地铁沿线大型精密仪器设备的正常使用带来不利影响。     

光纤陀螺的振动特性研究

光纤陀螺作为机载导航设备应用时,环境振动对陀螺精度的影响不容忽视。现初步探讨了光纤陀螺的振动特性。通过ANSYS有限元振动模态分析与正弦扫频振动下的陀螺零偏输出实验,研究了单轴光纤陀螺的结构体共振频率以及振动对陀螺性能的影响,并在此基础上,提出了陀螺结构设计的改进方法。     

星上控制力矩陀螺群隔振平台的应用研究

控制力矩陀螺群(Control moment gyroscopes, CMGs)作为姿态控制执行机构被广泛应用,但是自身的高频振动特性直接影响星体的姿态精度和稳定度。为能有效地提高星体的姿态精度和稳定度,通过使用六自由度隔振平台处理CMGs产生的高频振动,并对隔振平台的应用进行多任务要求下的协调性研究。建立含有隔振系统和挠性帆板的整星动力学模型,通过对模型的合理简化,得出隔振平台的传递函数特性;分析其和姿态控制系统以及挠性部件相互之间的影响,并得到隔振平台参数设计的约束指标;根据约束指标对隔振平台重要参数进行理论上的设计,并通过数值仿真验证所设计参数的合理性;将所设计的隔振平台运用到整星中,对整星姿态精度和稳定度进行预测,以分析加入隔振平台后,对整星姿态控制精度和稳定度的影响。     

卫星载荷隔振装置特性的微振动试验及分析

载荷隔振装置是为适应高分辨率卫星光学有效载荷高精度、高稳定度工作环境要求而设计的一种高精高稳结构,如何对其特性进行有效的地面试验验证,并量化评估其减隔振效果,成为亟待解决的问题。基于此,通过设计并搭建了一套微振动试验系统,实现了载荷隔振装置的模态特性和传递率特性的测试,获得了有效测试数据,并通过对比分析,量化得到了载荷隔振装置的减隔振效果。试验结果为载荷隔振装置研制提供了重要的基础数据和工程经验,对卫星减隔振系统设计具有广泛的参考价值。