航天器微振動及其抑制技術研究.pdf

1、隨著人類航天活動和技術的日趨頻繁和成熟,一些新的應用訴求應時而生,尤其是激光通信和高精度成像等技術的應用,對航天器的精度提出了新的要求。然而航天器系統(tǒng)上的旋轉飛輪、天線、帆板驅動和斯特林制冷機等部件的不平衡運動,將產(chǎn)生微振動,直接影響高精度航天器姿態(tài)的穩(wěn)定度。
　　本文以此為背景,研究了含有動靜不平衡質量的飛輪的高速轉動對姿態(tài)產(chǎn)生的微振動的影響,在建立姿態(tài)動力學方程的過程中,無省略和簡化,保證了衛(wèi)星系統(tǒng)的建模以及仿真結果的可靠性;

2、并在保證微振動特性的前提下,合理化地改變飛輪的一些運動參數(shù),分析該參數(shù)對衛(wèi)星姿態(tài)微振動的影響程度;為抑制不平衡飛輪轉動產(chǎn)生的微振動,提出了合理的反饋姿態(tài)控制策略,引入的反饋中含有微振動的高頻速度,通過濾波降低了高頻對控制環(huán)節(jié)的影響,既節(jié)約了能源,同時保證了航天器系統(tǒng)的指向精度;
　　以飛輪動靜不平衡質量的擾動特性為基礎,本文推導了具有動靜不平衡質量飛輪、柔性帆板以及帆板進動的耦合的整星姿態(tài)動力學方程,以分析三者以及三者耦合作用下航

3、天器姿態(tài)的微振動。
　　對于柔性帆板的微幅振動,采用截斷模態(tài)研究其振動對姿態(tài)的影響,同時,對于截斷模態(tài)的有效性進行了慣性完備性檢驗法則,驗證了模態(tài)截斷階數(shù)的合理性;為了抑制衛(wèi)星帆板的微振動對姿態(tài)的影響,基于耦合的整星動力學方程,分析了安裝不同的結構阻尼以后,帆板的柔性微幅振動對航天器姿態(tài)和速度的影響,同時,仿真分析了阻尼對控制作用的影響,以及在一些極端不利條件——如共振的情況下,阻尼對帆板振動的影響,研究發(fā)現(xiàn)阻尼對振動具有較好的抑