航天器太阳能电池阵驱动系统激扰因素辨识与扰动机理分析

发布时间：2021-08-24 03:25

　　建立了典型太阳能电池阵驱动系统（SADS）精细动力学模型,开展了扰动特性地面试验测试,讨论了产生扰动的必要条件,分析了直接激扰因素及其对应扰动的时频特点。结果表明:所建动力学模型分析结果与试验测试扰动数据吻合良好（误差<10%）;刚体转动角加速度和模态振动加速度不同时为零是引起驱动系统扰动的前提条件;细分驱动、电机磁场非线性、时变齿轮啮合参数等是驱动系统的主要内部激扰因素;扰动力矩一般均具有周期变化特点,扰动成分集中在激扰频率及其高倍频附近,扰动幅度随细分驱动步距、齿槽激扰幅度、电磁激扰幅度和啮合参数变化幅度的增大而提高。 

【文章来源】：宇航学报. 2020,41(12)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

太阳能电池阵驱动系统组成示意图

典型太阳能电池阵驱动系统如图1所示,其中驱动装置主要包括驱动控制器、步进电机、电刷-滑环组件以及齿轮减速器等部件。建模假设如下:1)航天器本体结构为刚性体,并约束刚体位移和忽略推进剂消耗;2)忽略由驱动控制微处理器“数电-模电”转换引入的系统误差;3)忽略步进电机绕组磁滞、磁饱、互感效应等因素,且绕组自感参数不随转子位置变化;4)只考虑齿轮减速器在驱动方向的变形和位移;5)在小变形情况下,忽略太阳能电池阵基板和展开锁定装置的材料和连接非线性;6)电刷-滑环间摩擦远大于步进电机轴承摩擦。图2说明SADS工作流程可分为驱动控制、驱动执行机构以及太阳能电池阵等三部分。1.1 驱动控制模型

式中:Kf为电磁力矩截断阶数;Nb为驱动拍数;Lmk和Lfk分别为定子绕组和虚拟转子绕组第k阶电感系数;前两项是由定子绕组和转子永磁体作用产生的电磁力矩,第三项是由定转子轮齿相互作用引入的齿槽力矩,其中含有驱动倍频成分。此外,齿轮之间的动态啮合力与轮齿间相互配合密切相关,可以采用图3所示的啮合弹性力和阻尼力表征齿面间的动态传动力Fg(t):


本文编号：3359181