航天器微振动集成建模与分析方法研究

发布时间：2021-05-14 13:15

　　航天器微振动建模与分析技术主要包括扰动设备建模与分析技术、结构有限元建模与模型修正技术、整星集成建模技术等。针对传统航天器微振动建模与分析技术中,存在难以识别引起微振动的本质因素,有限元模型参数特别是阻尼矩阵的修正误差仍然较大,LOS振动对TDI-CCD成像质量的影响研究也较为缺乏等科学与技术问题,本文首先分别建立了动量轮、天线的动力学理论模型,为了验证理论模型的正确性和识别动力学模型扰动参数值,试验测量了动量轮和天线的扰动特性。根据动量轮的理论模型除能识别常规的动量轮参数外,还能进一步得到动量轮的高次谐波扰动参数,并给出了相应的辨识方法,以该方法识别了某国产动量轮的扰动参数,再以这些参数为基础建立有限元模型进行微振动分析,分析结果与实验结果一致。其次,根据步进电机的驱动原理把天线动力学等效为平衡位置随步进电机每个控制周期而非连续变化的“单摆模型”,给出了该模型的解析解,分析结果表明:当步进电机转动速度较慢时,一阶基频是控制的频率,扰动力大小随转速的增加而增加;当步进电机转动速度较快时,天线一阶基频基本不变,在基频处的响应随转速的增大而增大,转速越大零频附近的响应越大,分析结果与试验结... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：114 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的与意义
    1.2 振动源的动力学建模分析研究进展
        1.2.1 动量轮柔性动力学建模与分析研究进展
        1.2.2 双轴跟踪天线柔性动力学建模与分析研究进展
    1.3 全链路微振动集成建模与分析研究进展
        1.3.1 DOCS
        1.3.2 IMOS
        1.3.3 国内研究进展
    1.4 有限元模型修正研究进展
    1.5 本文主要研究内容
第2章 动量轮微振动建模与试验
    2.1 动量轮结构及其扰振模型
        2.1.1 动量轮基本结构
        2.1.2 动量轮动力学解析模型
    2.2 动量轮扰动测量
        2.2.1 测试试验系统搭建
        2.2.2 模态测试
        2.2.3 传函测试
        2.2.4 升速过程扰动力数据
        2.2.5 稳态扰动力数据
    2.3 动量轮相关特性参数识别
        2.3.1 动量轮参数识别
        2.3.2 扰动数据拟合方法
        2.3.3 扰动输出响应分析
        2.3.4 解析模型中转速对动量轮输出对影响规律分析
    2.4 动量轮精确有限元建模及试验验证
    2.5 本章小结
第3章 双轴跟踪天线微振动建模
    3.1 双轴跟踪天线及步进电机概述
        3.1.1 双轴跟踪天线概述
        3.1.2 步进电机原理
    3.2 天线动力学解析模型
        3.2.1 含步进电机系统微振动的一般解析模型
        3.2.2 含步进电机系统微振动的调整时间
        3.2.3 含步进电机系统微振动的简化解析解
        3.2.4 天线微振动解析模型分析
    3.3 天线动力学解析模型实验验证
    3.4 天线扰动有限元分析
    3.5 本章小结
第4章 整星微振动全链路集成建模与分析
    4.1 整星微振动全链路集成建模方法
        4.1.1 结构模型及其修正
        4.1.2 光学模型
        4.1.3 姿态控制模型
        4.1.4 扰动加载与振源输入方法
        4.1.5 子模型接口关系
        4.1.6 全链路集成模型
    4.2 整星微振动全链路分析方法
        4.2.1 时域分析
        4.2.2 频域分析
        4.2.3 敏感度分析
    4.3 整星微振动全链路分析方法验证
        4.3.1 基于有限元模型分析的对比验证
        4.3.2 基于姿态控制仿真的对比验证
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性航天器姿控执行机构微振动集中隔离与分散隔离对比研究[J]. 李静,庞岩,冯咬齐,刘磊.  航天器环境工程. 2016(01)
[2]悬臂式SGCMG的高速转子的径向振动特性研究[J]. 罗睿智,虎刚,王全武.  振动与冲击. 2014(05)
[3]双轴卫星天线扰动特性建模、仿真及试验[J]. 伍时建,程伟.  北京航空航天大学学报. 2011(11)
[4]带挠性附件的航天器结构-姿态耦合动力学[J]. 王钦,何星星,文援兰.  上海航天. 2011(02)
[5]航天器反作用轮扰动精细模型[J]. 孙杰,赵阳,王本利.  哈尔滨工业大学学报. 2006(04)
[6]反作用轮系统内干扰建模与仿真分析[J]. 李连军,戴金海.  系统仿真学报. 2005(08)
[7]空间可展开天线结构研究进展[J]. 刘明治,高桂芳.  宇航学报. 2003(01)
[8]复杂系统动力学、控制的几个问题[J]. 程绪铎,王照林.  安庆师范学院学报(自然科学版). 2000(01)
[9]柔性航天器的动力学建模问题[J]. 缪炳祺,曲广吉,程道生.  中国空间科学技术. 1999(05)
[10]大型星载可展开天线的展开动力学问题[J]. 邱扬,刘明治.  中国空间科学技术. 1992(01)

博士论文
[1]挠性航天器建模与姿态控制系统研究[D]. 蔡鹏.哈尔滨工业大学 2008

硕士论文
[1]环形可展开卫星天线的固有特性分析与结构优化设计[D]. 万小平.西北工业大学 2004
[2]可展开天线中柔性多体系统动力学DAEs的数值方法研究[D]. 王从思.西安电子科技大学 2004



本文编号：3185704