星載天線雙軸定位機構(gòu)的系統(tǒng)可靠性分析.pdf

1、航天科技的發(fā)展對航天產(chǎn)品的可靠性和壽命提出了越來越高的要求，“高可靠”和“長壽命”已經(jīng)成為航天產(chǎn)品未來追求的目標。通信衛(wèi)星作為航天產(chǎn)品的重要組成部分，提高其壽命和可靠性已成為非常重要的任務(wù)，但是由于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的逐漸復(fù)雜化和有效載荷的不斷增加，對其指向的精確控制變得越來越困難。星載天線雙軸定位機構(gòu)作為較為常用的星載天線控制機構(gòu)，對提高天線系統(tǒng)的指向精度，進而保證衛(wèi)星發(fā)射和運行的可靠性具有重要影響。
　　然而，常規(guī)的系統(tǒng)可靠性分析往往有

2、兩個基本假設(shè)：①系統(tǒng)及其單元只有“完全正?！焙汀巴耆А眱煞N狀態(tài)；②單元之間的失效相互獨立。這樣的假設(shè)能夠簡化問題以便于求解，但常不能真實地反映實際情況。隨著對失效機理和規(guī)律的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)及單元在失效過程中往往表現(xiàn)出多狀態(tài)的特征，并且系統(tǒng)中單元的失效有時并不是相互獨立的，尤其對一些大型、復(fù)雜的機電系統(tǒng)，獨立失效只是一種很特殊的情況，而相關(guān)失效是更為普遍的現(xiàn)象。
　　本論文針對星載天線雙軸定位機構(gòu)，圍繞系統(tǒng)可靠性，并著重

3、于多狀態(tài)可靠性和失效相關(guān)性開展研究，其主要內(nèi)容如下：
　　(1)提出了星載天線雙軸定位機構(gòu)的二態(tài)可靠性模型及其分析方法。在分析雙軸定位機構(gòu)的原理和功能的基礎(chǔ)上，建立系統(tǒng)的可靠性框圖模型和可靠性分配模型。然后，建立系統(tǒng)的動態(tài)故障樹模型，并對故障樹進行定性分析、定量計算以及重要度分析。
　　(2)提出了一種故障樹底事件排序的新方法。二元決策圖分析故障樹時，計算復(fù)雜程度受底事件排序的影響，因此我們提出優(yōu)先級排序方法，它綜合地考慮故

4、障樹底事件之間的復(fù)雜關(guān)系，依據(jù)故障樹自身的特點來進行排序，且通過實例驗證表明該方法在減少節(jié)點數(shù)方面優(yōu)于現(xiàn)有的排序方法，是一種高效的故障樹底事件排序方法。
　　(3)提出了星載天線雙軸定位機構(gòu)的多狀態(tài)可靠性模型及其分析方法。介紹多狀態(tài)可靠性的理論基礎(chǔ)和三種常用的多狀態(tài)可靠性分析方法。運用布爾模型擴展法分析傳動系統(tǒng)的可靠度，結(jié)果顯示俯仰軸和方位軸組件之間不是簡單的并聯(lián)關(guān)系，而是隨著單元狀態(tài)不同，結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出不相同的復(fù)雜關(guān)系，并給出基于

5、多狀態(tài)可靠性理論的傳動系統(tǒng)可靠度的計算方法。此外，運用馬爾可夫模型和通用生成函數(shù)相結(jié)合的方法計算俯仰軸組件的可靠性，給出基于多狀態(tài)可靠性理論的俯仰軸組件的可靠度計算方法。
　　(4)提出了考慮共因失效的星載天線雙軸定位機構(gòu)可靠性分析方法。詳細分析共因失效產(chǎn)生的原因及常用的考慮共因失效的系統(tǒng)可靠性的分析方法，并分別運用基于馬爾可夫模型和基于結(jié)構(gòu)函數(shù)的共因失效方法，分析雙軸定位機構(gòu)的控制系統(tǒng)的可靠性。分析結(jié)果表明，基于馬爾可夫模型的共