卫星成像设备用精密主动隔振器的结构设计与分析

发布时间：2017-10-11 00:10

  本文关键词：卫星成像设备用精密主动隔振器的结构设计与分析

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【摘要】：对遥感卫星而言,成像品质至关重要。而卫星在轨运行期间,由于搭载设备的正常运转会造成空间环境微振动,卫星平台的主要振动源包括反作用轮的姿态调整、调姿推力器、太阳帆板调整、相机扫描机构等,这些微振动是影响高精度遥感卫星指向精度和成像质量等重要性能的主要因素。为了满足高分辨卫星成像等需求,对卫星轨道运行期间的微振动进行有效的抑制,推进我国卫星遥感技术的发展具有重要意义。为此本文提出了基于立方体构型Stewart并联机构的六自由度主动隔振方案,并采用压电陶瓷作为主动隔振系统的执行元件,动态力传感器作为振动信号测量元件,柔性铰链作为转动副,完成了压电式Stewart主动隔振平台的结构设计。分别对压电放大致动器和柔性铰链进行了设计与分析。针对压电放大致动器用实验方法测试压电放大致动器的静态性能和有限元方法进行动态特性分析,分析结果证明压电放大致动器有良好的线性输出和动态特性;针对双向柔性铰链,解析法计算出柔性铰链的转动刚度,并用有限元法验证了解析法的正确性和双向柔性铰链有很高的回转精度。本文利用卡尔丹角描述Stewart负载平台的姿态,推导出Stewart平台运动学逆解,并完成隔振系统的动力学建模。基于积分力反馈控制方法,搭建了单自由度隔振试验平台,试验测得单自由度主动隔振系统传递率曲线,系统的转角频率降低,共振峰值处传递率降低了18dB。最后测试了Stewart隔振系统的传递率曲线,结果表明所设计的隔振平台有较好的性能。
【关键词】：Stewart 并联机构 压电致动器 卫星成像设备 主动隔振
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V441;TB535
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题的背景及意义8-9
• 1.3 卫星微振动隔离国内外研究现状9-13
• 1.4 本文的主要研究内容及章节安排13-15
• 2 主动隔振系统的设计方案15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 隔振系统的隔振原理与设计要求15-18
• 2.3 主动隔振系统的结构方案设计18-22
• 2.4 主动隔振系统的整机方案22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 关键部件的设计与分析24-36
• 3.1 引言24
• 3.2 压电致动器特性分析24-29
• 3.3 柔性铰链设计与分析29-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 Stewart平台运动学逆解与理论建模36-47
• 4.1 引言36
• 4.2 Stewart平台运动学逆解36-40
• 4.3 压电Stewart隔振系统理论建模40-46
• 4.5 本章小结46-47
• 5 Stewart隔振平台性能测试47-56
• 5.1 引言47
• 5.2 基于压电放大致动器的单自由度主动隔振47-51
• 5.3 Stewart隔振平台隔振性能测试51-55
• 5.4 本章小结55-56
• 6 总结与展望56-57
• 6.1 本文总结56
• 6.2 课题展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60

【参考文献】

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本文编号：1009380