压电驱动轻型地月二维指向调整机构研究
发布时间：2022-10-22 21:16
实现高精度地月激光测距具有重大意义,国内外采用新一代激光反射器来提高测距精度,新激光反射器在测距时,如果地面发射激光的入射角发生偏斜就会产生巨大误差,因此有必要进行新一代激光反射器的地月二维指向调整。本文开展了新一代激光反射器地月二维指向调整机构的理论和实验研究,为高精度地月测距奠定技术基础。根据课题技术指标要求,提出了机构轻量化设计指标载重比,设计了指向调整机构的轻量化构型方案。选择超声电机为驱动源,充分利用超声电机转矩密度大、断电自锁等特性,实现了机构各项功能要求。提出质心平衡设计理论,通过负载自身力矩平衡,降低负载对电机驱动力矩的要求,减小驱动源和各部件尺寸,实现了整机的小型化和轻量化。根据选定的机构构型方案,设计出机构的结构,建立机构三维模型,结合实际工况进行了机构的静力学仿真分析。从性能最优原则出发,优选出机构最终结构组合方案。通过动力学分析检验了机构在全任务周期运行的可靠性,利用热力学耦合仿真分析研究了机构在月面空间环境的适应性,并分析了外界环境对机构指向精度的影响。研制出机构原理样机和闭环控制器,搭建出样机转角精度测试系统,对样机的各项指标进行了实验验证。测试结果表明,样...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景及目的意义
1.2 空间指向调整机构国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 国内外文献综述的简析
1.3 课题研究内容和技术指标
1.3.1 课题研究目标
1.3.2 课题技术指标和研究内容
第2章 指向调整机构轻量化构型设计
2.1 引言
2.2 指向调整机构轻量化设计方法
2.3 轻量化驱动源的确定
2.3.1 驱动电机的选择
2.3.2 超声电机的选型依据
2.4 轻量化机构方案设计
2.5 质心位置设计
2.5.1 负载力矩影响因素研究
2.5.2 质心位置的确定
2.6 本章小结
第3章 指向调整机构力学及热力学耦合仿真分析
3.1 引言
3.2 指向调整机构静力学仿真分析
3.2.1 俯仰L板静力学仿真分析
3.2.2 方位L板静力学仿真分析
3.2.3 整机静力学仿真分析
3.2.4 载荷作用对机构性能影响分析
3.3 指向调整机构动力学仿真分析
3.3.1 模态分析
3.3.2 谐响应分析
3.3.3 响应谱分析
3.3.4 随机振动分析
3.4 指向调整机构热力学耦合仿真设计
3.4.1 机构在月面环境下的热力学耦合稳态分析
3.4.2 机构在月面环境下的热力学耦合瞬态分析
3.4.3 月面温度环境和负载耦合对机构性能的影响分析
3.5 本章小结
第4章 指向调整机构样机制作及测试
4.1 引言
4.2 样机制作
4.2.1 样机质量和尺寸
4.2.2 质心调节器及机构自锁性能验证
4.2.3 样机负载能力检测
4.3 转角精度控制及测试系统
4.3.1 机构控制系统
4.3.2 转角精度测试系统
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]航天产品质量成本概述[J]. 许军. 经贸实践. 2018(13)
[2]空间高精度太阳跟踪器设计与实现[J]. 曹倩,石峰,王宇,徐彭梅. 航天返回与遥感. 2018(03)
[3]超声电机驱动的轻量化扫描机构高精度控制[J]. 薛久明,王世明,李永国. 压电与声光. 2018(03)
[4]地月第二拉格朗日点卫星激光测距技术研究[J]. 何芸,刘祺,田伟,段会宗,叶贤基,范淑华,李语强. 深空探测学报. 2017(02)
[5]国外航天器高精度高稳定度高敏捷指向技术综述[J]. 徐广德,武江凯,苟仲秋,张柏楠. 航天器工程. 2017(01)
[6]PN1B微小卫星激光反射器设计及激光测距试验[J]. 罗青山,郭唐永,邹彤,李欣,朱威,李世鹏,时文涛,张慧华,姚运生. 强激光与粒子束. 2017(02)
[7]压电驱动双面快速指向镜的设计[J]. 宋盛,刘重飞,苑自勇,徐卫明,舒嵘. 光学精密工程. 2016(11)
[8]空间机构技术发展趋势及展望[J]. 从强,罗敏,李伟杰. 载人航天. 2016(01)
[9]精指向自解锁星载太阳指向器设计与应用[J]. 王玉鹏,王凯,贾瑞栋,方伟. 光学精密工程. 2016(01)
[10]基于超声电机的轻型指向机构及其指向误差分析[J]. 田咪,何志平,陈凯,吕刚,王建宇. 红外与激光工程. 2015(07)
博士论文
[1]基于柔性铰链的位移放大机构及三自由度调姿平台研究[D]. 倪远.哈尔滨工业大学 2017
[2]自适应光学在月球激光测距中的应用研究[D]. 郭锐.中国科学院研究生院（云南天文台） 2007
硕士论文
[1]星载小型天线指向机构设计与地面试验研究[D]. 魏涛.吉林大学 2018
[2]二维压电微动平台的研究[D]. 刘雪瑞.南京航空航天大学 2017
[3]双轴指向机构用超声电机的性能研究[D]. 陶小鹤.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于凝视步进的快速高精度指向技术研究[D]. 谭伟.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[5]精密柔性并联指向机构的优化设计与系统研制[D]. 史若冲.哈尔滨工业大学 2013
[6]行波型超声电机稳定性及其控制策略研究[D]. 张帆.重庆大学 2013
[7]星载双轴天线指向机构的设计与研究[D]. 李向华.上海交通大学 2011
本文编号：3696884
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景及目的意义
1.2 空间指向调整机构国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 国内外文献综述的简析
1.3 课题研究内容和技术指标
1.3.1 课题研究目标
1.3.2 课题技术指标和研究内容
第2章 指向调整机构轻量化构型设计
2.1 引言
2.2 指向调整机构轻量化设计方法
2.3 轻量化驱动源的确定
2.3.1 驱动电机的选择
2.3.2 超声电机的选型依据
2.4 轻量化机构方案设计
2.5 质心位置设计
2.5.1 负载力矩影响因素研究
2.5.2 质心位置的确定
2.6 本章小结
第3章 指向调整机构力学及热力学耦合仿真分析
3.1 引言
3.2 指向调整机构静力学仿真分析
3.2.1 俯仰L板静力学仿真分析
3.2.2 方位L板静力学仿真分析
3.2.3 整机静力学仿真分析
3.2.4 载荷作用对机构性能影响分析
3.3 指向调整机构动力学仿真分析
3.3.1 模态分析
3.3.2 谐响应分析
3.3.3 响应谱分析
3.3.4 随机振动分析
3.4 指向调整机构热力学耦合仿真设计
3.4.1 机构在月面环境下的热力学耦合稳态分析
3.4.2 机构在月面环境下的热力学耦合瞬态分析
3.4.3 月面温度环境和负载耦合对机构性能的影响分析
3.5 本章小结
第4章 指向调整机构样机制作及测试
4.1 引言
4.2 样机制作
4.2.1 样机质量和尺寸
4.2.2 质心调节器及机构自锁性能验证
4.2.3 样机负载能力检测
4.3 转角精度控制及测试系统
4.3.1 机构控制系统
4.3.2 转角精度测试系统
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]航天产品质量成本概述[J]. 许军. 经贸实践. 2018(13)
[2]空间高精度太阳跟踪器设计与实现[J]. 曹倩,石峰,王宇,徐彭梅. 航天返回与遥感. 2018(03)
[3]超声电机驱动的轻量化扫描机构高精度控制[J]. 薛久明,王世明,李永国. 压电与声光. 2018(03)
[4]地月第二拉格朗日点卫星激光测距技术研究[J]. 何芸,刘祺,田伟,段会宗,叶贤基,范淑华,李语强. 深空探测学报. 2017(02)
[5]国外航天器高精度高稳定度高敏捷指向技术综述[J]. 徐广德,武江凯,苟仲秋,张柏楠. 航天器工程. 2017(01)
[6]PN1B微小卫星激光反射器设计及激光测距试验[J]. 罗青山,郭唐永,邹彤,李欣,朱威,李世鹏,时文涛,张慧华,姚运生. 强激光与粒子束. 2017(02)
[7]压电驱动双面快速指向镜的设计[J]. 宋盛,刘重飞,苑自勇,徐卫明,舒嵘. 光学精密工程. 2016(11)
[8]空间机构技术发展趋势及展望[J]. 从强,罗敏,李伟杰. 载人航天. 2016(01)
[9]精指向自解锁星载太阳指向器设计与应用[J]. 王玉鹏,王凯,贾瑞栋,方伟. 光学精密工程. 2016(01)
[10]基于超声电机的轻型指向机构及其指向误差分析[J]. 田咪,何志平,陈凯,吕刚,王建宇. 红外与激光工程. 2015(07)
博士论文
[1]基于柔性铰链的位移放大机构及三自由度调姿平台研究[D]. 倪远.哈尔滨工业大学 2017
[2]自适应光学在月球激光测距中的应用研究[D]. 郭锐.中国科学院研究生院（云南天文台） 2007
硕士论文
[1]星载小型天线指向机构设计与地面试验研究[D]. 魏涛.吉林大学 2018
[2]二维压电微动平台的研究[D]. 刘雪瑞.南京航空航天大学 2017
[3]双轴指向机构用超声电机的性能研究[D]. 陶小鹤.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于凝视步进的快速高精度指向技术研究[D]. 谭伟.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[5]精密柔性并联指向机构的优化设计与系统研制[D]. 史若冲.哈尔滨工业大学 2013
[6]行波型超声电机稳定性及其控制策略研究[D]. 张帆.重庆大学 2013
[7]星载双轴天线指向机构的设计与研究[D]. 李向华.上海交通大学 2011
本文编号：3696884
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