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微振动对空间光学成像影响定量分析研究

光学学报 2024年

作者：王纪元周徐斌汪自军张智冠上海卫星工程研究所气象环境卫星总体部

随着遥感技术的迅速发展，光学成像系统的空间分辨率和光谱分辨率等指标不断提升，微振动对空间光学成像的影响不可忽视。本文对空间光学系统受微振动影响导致的性能退化进行定量研究，建立了基于调制传递函数（MTF）的定量分析模型，... 详细信息

随着遥感技术的迅速发展，光学成像系统的空间分辨率和光谱分辨率等指标不断提升，微振动对空间光学成像的影响不可忽视。本文对空间光学系统受微振动影响导致的性能退化进行定量研究，建立了基于调制传递函数（MTF）的定量分析模型，提出了振动影响边界和光学结构影响边界假设，使用光线追踪法、空间采样法、快速傅里叶变换（FFT）计算MTF。模型可应用于分析光学系统对扰振参数的敏感特性，为卫星总体光学系统和结构系统设计提供技术依据。仿真结果表明：1）振动影响边界和光学结构影响边界具有极值性；2）光学表面沿某轴的平移振动较旋转振动对该轴方向MTF值影响更大；3）光学系统主光学表面在仿真工况下敏感振动频率位于74.8Hz附近；4）两边界Nyquist频率处的MTF值大小关系与曝光时间有关。

关键词：空间光学系统像质退化微振动光线追踪调制传递函数定量分析模型

采用基础激励下力反作用的大挠性结构动力学建模研究

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动力学与控制学报 2024年 33-41页

作者：李威杜冬周徐斌冯彦军上海卫星工程研究所

以中心刚体和挠性梁为例,针对缺乏占质量和惯量强势成分中心刚体的刚柔耦合系统进行动力学建模研究.建立了基于基础激励输入和力反作用输出的离散动力学模型,以仿真计算对本文提出的模型进行验证,仿真结果表明,建立的模型解释了动力学... 详细信息

以中心刚体和挠性梁为例,针对缺乏占质量和惯量强势成分中心刚体的刚柔耦合系统进行动力学建模研究.建立了基于基础激励输入和力反作用输出的离散动力学模型,以仿真计算对本文提出的模型进行验证,仿真结果表明,建立的模型解释了动力学刚化现象产生的原因并计算出不同转速下的系统频率,能够准确地解释刚柔耦合系统的动力刚化现象.同时考虑了中心刚体的运动,发现刚体质量和惯量对系统机动后姿态角振动频率有影响.

关键词：挠性航天器动力刚化中心刚体挠性梁刚体运动

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空间结构用微振动控制阻尼器动态特性测试

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 508-513,619页

作者：朱琛刘兴天周晓东赵枝凯赵发刚周徐斌上海卫星工程研究所上海201109 上海航天装备微振动环境模拟工程技术研究中心上海201109 上海航天技术研究院上海201109

空间桁架是有效载荷的常用支撑结构,由于有效载荷的振动敏感性,为保证有效载荷的在轨性能,保持桁架结构的稳定性,需要对桁架结构的低频振动进行抑制。液体阻尼器具有良好的阻尼性能,常用于卫星结构的振动抑制。对液体阻尼器的动态特性... 详细信息

空间桁架是有效载荷的常用支撑结构,由于有效载荷的振动敏感性,为保证有效载荷的在轨性能,保持桁架结构的稳定性,需要对桁架结构的低频振动进行抑制。液体阻尼器具有良好的阻尼性能,常用于卫星结构的振动抑制。对液体阻尼器的动态特性进行了理论分析和试验研究,使用激振器进行激励加载,获取了输入加速度和输出动态力的关系,求解了阻尼器的动刚度及阻尼系数。测试结果表明,该阻尼器可实现较大范围的阻尼系数,阻尼系数较未充液增加10倍以上,具有低频大阻尼、高频小阻尼的特性,可满足空间桁架结构减振需求,对空间结构的振动控制具有较强的工程意义。

关键词：液体阻尼器动刚度阻尼系数激振器滞回曲线

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冲击响应谱在卫星运输冲击响应分析中的应用

航天器环境工程 2024年第2期41卷 138-143页

作者：陈夜冯彦军郑鸣轩顾莉莉周徐斌上海卫星工程研究所上海201109

卫星运输过程中的动力学环境存在一定的随机性与不确定性,给卫星的安全运输带来隐患。目前工程上尚未形成通用化的卫星运输仿真方法,也未制定指导性的运输分析力学环境条件。文章提取卫星运输过程中经常出现的2种典型斜坡形式的冲击信号... 详细信息

卫星运输过程中的动力学环境存在一定的随机性与不确定性,给卫星的安全运输带来隐患。目前工程上尚未形成通用化的卫星运输仿真方法,也未制定指导性的运输分析力学环境条件。文章提取卫星运输过程中经常出现的2种典型斜坡形式的冲击信号,基于ABAQUS软件建立卫星与运输支撑工装的有限元模型,分别开展了瞬态响应与冲击响应谱分析。结果表明,相比于瞬态响应分析,冲击响应谱分析节约了95%的运算量,且分析偏差在17%以内,并能够实现对响应最大情况的包络,可更好地满足工程上对仿真分析快速且准确的需求。

关键词：卫星运输动力学环境冲击响应仿真分析有限元建模

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卫星微振动及控制技术进展

航空学报 2015年第8期36卷 2609-2619页

作者：孟光周徐斌上海航天技术研究院院部上海201109 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海卫星工程研究所所部上海200240

高分辨率是卫星发展的重要方向,而制约卫星有效载荷分辨率提高的重要因素之一就是卫星微振动。因此,近年来卫星微振动及其控制问题越来越受到关注。本文从微振动的来源和特点出发,按照微振动传递路径上的控制方式,对国内外微振动领域的... 详细信息

高分辨率是卫星发展的重要方向,而制约卫星有效载荷分辨率提高的重要因素之一就是卫星微振动。因此,近年来卫星微振动及其控制问题越来越受到关注。本文从微振动的来源和特点出发,按照微振动传递路径上的控制方式,对国内外微振动领域的研究成果进行了总结。在此基础上,重点介绍了微振动控制技术在卫星微振动领域的应用,并按照微振动控制的方式,介绍了微振动被动控制、微振动主动控制以及大挠性部件微振动控制方法。结合工程实际应用,对微振动控制设计中需要注意的刚度、阻尼及多自由度耦合性问题进行了说明。同时,简单介绍了工程上常用的其他微振动控制方法。最后,对微振动控制的发展作了简短评述和展望。

关键词：卫星微振动振动控制高分辨率遥感

基于Stewart平台的空间挠性体振动复合控制

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噪声与振动控制 2022年第4期42卷 80-84,106页

作者：喇启云周徐斌吕旺周春华上海卫星工程研究所上海201109 上海航天技术研究院上海201109

针对在空间大型挠性体表面布置压电驱动器控制挠性振动时,存在驱动力不足、驱动器安装困难等问题,提出一种在空间挠性体根部安装Stewart平台来控制挠性振动的方法。同时考虑Stewart平台动力学模型和空间挠性体动力学模型的不确定性,建立... 详细信息

针对在空间大型挠性体表面布置压电驱动器控制挠性振动时,存在驱动力不足、驱动器安装困难等问题,提出一种在空间挠性体根部安装Stewart平台来控制挠性振动的方法。同时考虑Stewart平台动力学模型和空间挠性体动力学模型的不确定性,建立以Stewart平台跟踪误差和挠性体模态位移为状态量的复合动力学模型。利用LQR(linear quadratic regulator)控制方法设计复合动力学模型的控制律,获得Stewart平台的期望位姿,然后设计Stewart平台运动的滑模控制器,以跟踪期望位姿,实现对挠性体的振动控制。对大型挠性太阳阵进行复合控制仿真研究。结果表明,所采用的基于Stewart平台的空间挠性体振动复合控制方法能够有效抑制太阳阵的挠性振动。

关键词：振动与波挠性振动 Stewart平台复合控制 LQR 不确定性

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航天重大工程中的力学问题

力学进展 2016年第1期46卷 267-322页

作者：孟光周徐斌苗军上海航天技术研究院上海交通大学

近年来,我国航天重大工程蓬勃发展,航天工程中新的力学问题不断涌现,开展航天工程力学问题研究在航天技术的发展中起到举足轻重的作用.随着航天器朝着超高速、深空探测、多功能方向的发展,其面临的发射和运行环境也更加恶劣,发射过程中... 详细信息

近年来,我国航天重大工程蓬勃发展,航天工程中新的力学问题不断涌现,开展航天工程力学问题研究在航天技术的发展中起到举足轻重的作用.随着航天器朝着超高速、深空探测、多功能方向的发展,其面临的发射和运行环境也更加恶劣,发射过程中的多场耦合、非线性等问题更加突出.大阵面、大挠性的航天器对在轨结构展开、模态辨识、刚柔耦合控制提出新的要求,而高精度、高分辨率的观测需求,为航天器在轨微振动、热致振动的研究带来了新的课题.同时,这一系列的问题也对航天器的地面试验和仿真分析等提出了更高的要求,在这些领域,各国学者也积累了一定的成果.本文概括介绍了近年来航天重大工程中出现的新的力学问题,从航天器的发射、在轨运行、地面仿真和试验等方面对航天工程中的力学问题进行了综述.内容主要集中在耦合动力学、空气动力学、多体动力学、结构动力学以及试验力学等方面,同时提出了工程中力学方面所面临的问题以及下一步的发展方向.

关键词：航天力学非线性动力学航天器控制深空探测卫星振动控制

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低频振动控制用阻尼器流固耦合仿真

动力学与控制学报 2022年第4期20卷 91-96页

作者：李振哲华璟孙杰周徐斌刘兴天上海卫星工程研究所上海201109 上海航天技术研究院上海201109

卫星挠性附件的低频振动极易与整星发生动力学耦合,进而影响姿态控制效果与卫星成像性能.本文设计了一种新型流体阻尼器,通过在挠性附件和星体之间串联该流体阻尼器的方案来快速稳定挠性附件的低频振动;建立了阻尼器结构模型,使用基于... 详细信息

卫星挠性附件的低频振动极易与整星发生动力学耦合,进而影响姿态控制效果与卫星成像性能.本文设计了一种新型流体阻尼器,通过在挠性附件和星体之间串联该流体阻尼器的方案来快速稳定挠性附件的低频振动;建立了阻尼器结构模型,使用基于有限元法的流固耦合仿真获取了阻尼器在低频激励下的迟滞回线;研究了流体阻尼器的阻尼特性;定义了阻尼系数并给出了阻尼系数随阻尼孔径、阻尼孔长和激励频率的变化规律.结果表明,低频激励下阻尼系数随激励频率的增加而减小,随孔径与孔长的增加而先增大后减小,存在最佳阻尼系数.该结果为阻尼器在工程实际中的应用提供设计参考.

关键词：流体阻尼器流固耦合低频振动滞回曲线最佳阻尼系数

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基于双稳定层合板的准零刚度隔振系统

振动与冲击 2020年第21期39卷 116-125页

作者：邓泽华李昊周徐斌上海卫星工程研究所上海200240

根据并联负刚度机构来降低系统总体刚度的原理,利用双稳定复合材料层合板自身的负刚度特性与线性弹簧串联组成新的负刚度机构,提出了一种具有静刚度可调节性的准零刚度(QZS)隔振系统。对提出的准零刚度隔振系统的力学原理进行了说明,利... 详细信息

根据并联负刚度机构来降低系统总体刚度的原理,利用双稳定复合材料层合板自身的负刚度特性与线性弹簧串联组成新的负刚度机构,提出了一种具有静刚度可调节性的准零刚度(QZS)隔振系统。对提出的准零刚度隔振系统的力学原理进行了说明,利用Hamilton原理推导了系统的静力学与动力学理论模型。采用理论和有限元方法分析了隔振系统的刚度特性,结果显示提出的隔振系统在保证准零刚度特性的基础上,能够通过串、并联线性弹簧的刚度匹配实现不同的静刚度特性。对制备出的原理样机进行了刚度特性和隔振性能验证实验。刚度实验测得的力-位移曲线与仿真结果吻合良好。隔振实验表明,设计出的准零刚度隔振系统能够有效拓宽具有相同正刚度的线性隔振系统的隔振频带。基于实验结果,结合理论模型对隔振性能的影响因素进行了分析和讨论。

关键词：负刚度准零刚度(QZS) 隔振系统双稳定层合板