太阳翼驱动机构扰动特性测试系统研究

发布时间：2020-03-30 20:54

【摘要】：由于高精度、高分辨率观测技术在航天器中得到越来越多的应用,卫星对星上活动部件如太阳翼驱动机构在轨工作引起的扰动也越来越敏感,准确测量太阳翼驱动机构的扰动特性,确定主要扰动源,进而从设计上减小甚至消除驱动机构产品对卫星的扰动是高分辨率航天器面临的重要问题。因此,开展太阳翼驱动机构扰动特性测试系统研究对高稳定度卫星平台研制具有非常重要的意义。本文以GEO轨道卫星高稳定度太阳翼驱动机构为实验研究对象,对太阳翼驱动机构运动部件的工作特点及扰动力矩特性进行了分析,研究了太阳翼模态仿真分析及实验测试对比结果,通过工况模态分析,建立了一套大型太阳翼频率设计、仿真和地面模态实验技术,得出准确的太阳电池阵模态特征,频率误差偏离仅6.7%。设计了太阳翼驱动机构扰动特性测试系统,采用Kistler公司的9255B型压电式六维力传感器为测试系统的核心,并配以精密电荷放大器;研制了模拟太阳翼惯量和模态特性的挠性负载和刚性负载,具备惯量及扭转频率调整、隔振等功能;设计了信号采集与处理模块可实现测试数据的实时保存及事后分析。为保证太阳翼驱动机构扰动特性测试系统精度,提出了动态标定方法并设计了标定装置,经标定系统测试精度在5%以内,满足设计需求。利用扰动特性测试系统对驱动机构进行了测试分析,确定了驱动机构主要扰动源及频域特性。为减小驱动机构扰动力矩,并规避与太阳翼发生耦合共振,对驱动机构电机及减速器进行了改进设计,对电机定转子结构、气隙、转子齿型等进行了优化,改进后的驱动机构扰动力矩幅值由55mNm降至20~35mNm,满足了GEO高轨气象卫星的应用需求,并在风云四号气象卫星上得到验证,效果显著。
【图文】：

太阳翼,驱动机构,卫星

[6]。图1-1 太阳翼驱动机构与卫星Fig.1-1 Solar array drive mechanism and satellite图1-2 卫星扰动对成像的影响对比Fig.1-2 Comparison of the influence of satellite disturbance on imaging准确测量太阳翼驱动机构的扰动特性，，包括扰动频率特性、扰动幅值，从而定位太阳翼驱动机构的扰动源，进而从设计上减小甚至消除驱动机构产品对卫星无扰动成像有扰动影响卫星成像

对比图,卫星,驱动机构,太阳翼

[5]，图1-2为卫星扰动对成像的影响对比图[6]。图1-1 太阳翼驱动机构与卫星Fig.1-1 Solar array drive mechanism and satellite图1-2 卫星扰动对成像的影响对比Fig.1-2 Comparison of the influence of satellite disturbance on imaging准确测量太阳翼驱动机构的扰动特性，包括扰动频率特性、扰动幅值，从而定位太阳翼驱动机构的扰动源，进而从设计上减小甚至消除驱动机构产品对卫星无扰动成像有扰动影响卫星成像
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V474

【参考文献】