航天器微振動(dòng)及其抑制技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類航天活動(dòng)和技術(shù)的日趨頻繁和成熟,一些新的應(yīng)用訴求應(yīng)時(shí)而生,尤其是激光通信和高精度成像等技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)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(zhuǎn)飛輪、天線、帆板驅(qū)動(dòng)和斯特林制冷機(jī)等部件的不平衡運(yùn)動(dòng),將產(chǎn)生微振動(dòng),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(dòng)靜不平衡質(zhì)量的飛輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)姿態(tài)產(chǎn)生的微振動(dòng)的影響,在建立姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程的過(guò)程中,無(wú)省略和簡(jiǎn)化,保證了衛(wèi)星系統(tǒng)的建模以及仿真結(jié)果的可靠性;

2、并在保證微振動(dòng)特性的前提下,合理化地改變飛輪的一些運(yùn)動(dòng)參數(shù),分析該參數(shù)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)微振動(dòng)的影響程度;為抑制不平衡飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的微振動(dòng),提出了合理的反饋?zhàn)藨B(tài)控制策略,引入的反饋中含有微振動(dòng)的高頻速度,通過(guò)濾波降低了高頻對(duì)控制環(huán)節(jié)的影響,既節(jié)約了能源,同時(shí)保證了航天器系統(tǒng)的指向精度;
　　以飛輪動(dòng)靜不平衡質(zhì)量的擾動(dòng)特性為基礎(chǔ),本文推導(dǎo)了具有動(dòng)靜不平衡質(zhì)量飛輪、柔性帆板以及帆板進(jìn)動(dòng)的耦合的整星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)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(dòng)。
　　對(duì)于柔性帆板的微幅振動(dòng),采用截?cái)嗄B(tài)研究其振動(dòng)對(duì)姿態(tài)的影響,同時(shí),對(duì)于截?cái)嗄B(tài)的有效性進(jìn)行了慣性完備性檢驗(yàn)法則,驗(yàn)證了模態(tài)截?cái)嚯A數(shù)的合理性;為了抑制衛(wèi)星帆板的微振動(dòng)對(duì)姿態(tài)的影響,基于耦合的整星動(dòng)力學(xué)方程,分析了安裝不同的結(jié)構(gòu)阻尼以后,帆板的柔性微幅振動(dòng)對(duì)航天器姿態(tài)和速度的影響,同時(shí),仿真分析了阻尼對(duì)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(duì)帆板振動(dòng)的影響,研究發(fā)現(xiàn)阻尼對(duì)振動(dòng)具有較好的抑