航天器單框架控制力矩陀螺微振動隔離方法研究.pdf

1、隨著高精度航天器的快速發(fā)展，航天器對于空間力學(xué)環(huán)境的要求越來越苛刻。然而，作為一類典型的姿態(tài)控制部件，單框架控制力矩陀螺（SGCMG）工作時不可避免會產(chǎn)生微振動，進(jìn)而降低航天器平臺的指向精度和穩(wěn)定度。為了減小SGCMG對空間任務(wù)的干擾，本文針對SGCMG開展了微振動隔離技術(shù)的研究，提出了一種新型的被動隔振裝置，仿真分析并實驗驗證了該裝置的隔振性能。論文的主要工作如下：
　　分析了SGCMG的微振動擾動輸出特性，并有針對性地提出了一

2、種低剛度被動隔振方法，設(shè)計了一種新型的彈性—粘彈性復(fù)合結(jié)構(gòu)被動隔振裝置。該裝置主要由彈性支承單元和粘彈性阻尼單元組成。
　　測量了定溫變頻條件下粘彈材料的動態(tài)性能，采用標(biāo)準(zhǔn)流變模型和分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型描述材料頻變特性，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)辨識了模型參數(shù)。結(jié)果表明：相比于標(biāo)準(zhǔn)流變模型，分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型的描述精度更高，最合理的擬合結(jié)果為分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)五參數(shù)模型。
　　建立了SGCMG隔振系統(tǒng)參數(shù)化有限元模型，分析了隔振系統(tǒng)的動力學(xué)特性和隔振性能。仿真結(jié)

3、果表明：該被動隔振裝置能有效隔離各自由度50Hz以上的擾動輸入，并且粘彈材料的阻尼對共振區(qū)域響應(yīng)有良好抑制作用。
　　開展了SGCMG隔振裝置的結(jié)構(gòu)靈敏度分析，得到結(jié)構(gòu)參數(shù)對隔振系統(tǒng)固有頻率的影響趨勢，在此基礎(chǔ)上開展了隔振裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化前后對比分析可知：優(yōu)化后，各自由度有效隔振的頻率范圍擴展了13.46Hz以上；在SGCMG的工作轉(zhuǎn)速下，六個自由度上的擾動傳遞率均小于-25dB，相比優(yōu)化前降低了16.88％以上。