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反作用轮铰间隙对航天器动态特性影响分析

振动与冲击 2012年第13期31卷 71-75页

作者：潘冬赵阳王兴贵马文来哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

反作用轮是高精度航天器姿态控制系统的主要扰动源之一,其转动副间不可避免的含有间隙,研究铰间隙对航天器动态特性影响,对建立更精确的反作用轮扰动模型至关重要。基于虚拟样机技术,采用非线性弹簧阻尼模型建立间隙处的接触碰撞模型,... 详细信息

反作用轮是高精度航天器姿态控制系统的主要扰动源之一,其转动副间不可避免的含有间隙,研究铰间隙对航天器动态特性影响,对建立更精确的反作用轮扰动模型至关重要。基于虚拟样机技术,采用非线性弹簧阻尼模型建立间隙处的接触碰撞模型,同时采用修正的Coulomb摩擦模型考虑运动副间隙处的摩擦作用,进而建立考虑反作用轮铰间隙的卫星系统虚拟样机模型,对其进行动力学仿真分析,详细分析间隙对系统各动态变量的影响,为卫星系统的结构设计及控制策略的制定提供参考。

关键词：高精度航天器反作用轮铰间隙动态特性

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反作用轮实现微纳卫星光电跟踪物理仿真

红外与激光工程 2019年第10期48卷 152-159页

作者：陶俊明刘军(指导) 李治国李昕程志远中国科学院大学北京100049 中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119

为了验证以反作用轮为执行机构实现姿态机动,完成微纳卫星对运动目标跟踪的可行性,设计了基于单轴气浮台的微纳卫星光电跟踪物理仿真系统。首先,为提高物理仿真系统的性能,分别对反作用轮和气浮台的干扰力矩进行分析;其次,针对反作用轮... 详细信息

为了验证以反作用轮为执行机构实现姿态机动,完成微纳卫星对运动目标跟踪的可行性,设计了基于单轴气浮台的微纳卫星光电跟踪物理仿真系统。首先,为提高物理仿真系统的性能,分别对反作用轮和气浮台的干扰力矩进行分析;其次,针对反作用轮存在的干扰力矩和加、减速时间常数不对称的问题,设计了增益调度和力矩补偿相结合的反作用轮控制策略;再其次,采用双闭环-速度前馈的控制结构,完成了微纳卫星光电跟踪物理仿真系统的控制系统的设计;最后,为了验证仿真系统的跟踪性能,对作正弦运动的一维靶标进行跟踪。实验表明:对于跟踪最大速度为9 (°)/s、最大角加速度为4.5 (°)/s^2的正弦运动靶标,物理仿真平台的跟踪精度达到0.4°,从而说明以反作用轮为执行机构实现姿态机动,微纳卫星可以实现对运动目标的跟踪。

关键词：光电跟踪反作用轮姿态机动微纳卫星单轴气浮台

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反作用轮不完全数据故障诊断新算法

中国空间科学技术 2015年第1期35卷 19-26页

作者：胡迪中国空间技术研究院通信卫星事业部北京100094

针对卫星反作用轮遥测数据存在不完备情况，提出一种基于核模糊均值聚类（Kernel Fuzzy C—Means，KFCM）的数据修复诊断算法KFCM—Imputation（KFCMI）。该算法通过KFCM聚类实现已知故障样本的聚类中心和聚类半径，通过相似度计算查找... 详细信息

针对卫星反作用轮遥测数据存在不完备情况，提出一种基于核模糊均值聚类（Kernel Fuzzy C—Means，KFCM）的数据修复诊断算法KFCM—Imputation（KFCMI）。该算法通过KFCM聚类实现已知故障样本的聚类中心和聚类半径，通过相似度计算查找与不完备数据最相似的数据点，将该数据点填充于不完备数据点位置，保证数据的完备性，并通过数据的相似度进行故障诊断。考虑所有故障特征同步缺失数据和各故障特征随机缺失数据两种工况，对比工程上直接删除缺失数据的方法，在数据缺失量小于总数据量的13％时，KFCM-I诊断精度能达90％以上；当数据缺失量占总数据量13％～20％时，诊断精度仍能达到80％。KFCM-I算法故障诊断精度高、计算简单，对工程应用有较好的参考价值。

关键词：不完全数据数据填充故障诊断核模糊均值聚类反作用轮卫星

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基于小波的反作用轮力矩测量系统校准

北京航空航天大学学报 2017年第1期43卷 200-206页

作者：林夏白涛武国强熊淑杰林宝军中国科学院光电研究院北京100094 中国科学院大学北京100094

将反作用轮实时输出力矩值由力矩测量系统采集引入卫星半物理闭环仿真试验是一种更为优越的闭环仿真新方法。但由于仿真过程中,存在持续的外力矩干扰引入仿真控制闭环,导致半物理仿真试验无法长时间准确运行。为解决这一问题,结合实验... 详细信息

将反作用轮实时输出力矩值由力矩测量系统采集引入卫星半物理闭环仿真试验是一种更为优越的闭环仿真新方法。但由于仿真过程中,存在持续的外力矩干扰引入仿真控制闭环,导致半物理仿真试验无法长时间准确运行。为解决这一问题,结合实验数据分析,确定了力矩测量系统为半物理仿真试验外力矩干扰来源,并结合小波阈值滤波原理分别使用实时小波滤波方法和基于小波去噪的均值滤波算法对力矩测量系统初始及过程中产生的外力矩干扰进行消除,使测量系统得以准确校准。最后,将此方法应用于半物理闭环仿真试验中,取得了良好的效果。

关键词：半物理仿真力矩测量系统反作用轮小波分析实时滤波降噪

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航天器反作用轮扰动建模及参数辨识

北京航空航天大学学报 2010年第7期36卷 879-882页

作者：张鹏飞程伟王和赵煜北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国空间技术研究院总体部北京100094

为预测反作用轮微振动对航天器产生的影响,提出了一种改进的扰动模型.由于共振造成的扰动放大是反作用轮扰动对卫星姿态精度的最重要影响,改进模型通过引入放大系数体现结构固有频率对扰动的影响.鉴于改进模型的非线性特性,应用模拟退... 详细信息

为预测反作用轮微振动对航天器产生的影响,提出了一种改进的扰动模型.由于共振造成的扰动放大是反作用轮扰动对卫星姿态精度的最重要影响,改进模型通过引入放大系数体现结构固有频率对扰动的影响.鉴于改进模型的非线性特性,应用模拟退火遗传算法对改进模型进行了参数辨识.设计刚性六分量力测试平台对反作用轮扰动进行测试,并利用实测数据对改进模型及参数辨识结果进行验证.验证结果表明:改进模型准确地反映了反作用轮的扰动特点,模拟退火遗传算法可以提高参数辨识的精度.

关键词：反作用轮建模参数辨识模拟退火遗传算法

基于锰铜高阻尼合金弹簧的反作用轮隔振器性能研究

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振动与冲击 2023年第14期42卷 314-320页

作者：王怡鑫徐洋盛晓伟尹显波东华大学机械工程学院上海201620

为解决反作用轮微振动引起卫星成像质量下降问题,依据反作用轮微振动特性,设计了一种汇聚式六自由度被动隔振系统。隔振系统通过弹簧刚度设计降低系统整体模态频率,结合高阻尼特性的锰铜合金作为隔振元件材料来提高振动能量衰减。首先,... 详细信息

为解决反作用轮微振动引起卫星成像质量下降问题,依据反作用轮微振动特性,设计了一种汇聚式六自由度被动隔振系统。隔振系统通过弹簧刚度设计降低系统整体模态频率,结合高阻尼特性的锰铜合金作为隔振元件材料来提高振动能量衰减。首先,采用拉格朗日方程建立隔振系统动力学模型,考虑刚度对隔振性能影响,设计不同结构参数弹簧进行对照,分析弹簧径轴刚度比与系统基频关系,并确定最佳隔振结构参数;其次,利用有限元法分析隔振系统模态及振动传递特性,讨论各自由度下振动抑制性能;最后,搭建Kistler微振动试验平台对隔振前后的反作用轮微振动进行测量,分析与验证隔振器的减振效果。结果表明:隔振系统在六个扰动方向和中高频范围内隔振效果显著,在1000 Hz主频振动处隔振效果超过40 dB;在0~2500 r/min转速内F z方向上最大振动幅值的减振百分比达到92.42%。

关键词：反作用轮微振动隔振系统锰铜高阻尼合金

基于综合评价指标的航天器反作用轮执行机构配置

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控制理论与应用 2018年第2期35卷 162-168页

作者：冯佳佳王佐伟北京控制工程研究所北京100190

本文针对航天器控制系统设计中如何进行执行机构配置这一问题,提出一种基于综合评价指标的航天器反作用轮执行机构配置方法.首先,根据控制系统中执行机构配置的功能需求和硬件需求,确定出满足需求的可行配置方案集.该方案集内的执行机... 详细信息

本文针对航天器控制系统设计中如何进行执行机构配置这一问题,提出一种基于综合评价指标的航天器反作用轮执行机构配置方法.首先,根据控制系统中执行机构配置的功能需求和硬件需求,确定出满足需求的可行配置方案集.该方案集内的执行机构选择为反作用轮,其安装结构选择为斜装式,安装角是根据控制系统的实际需求并以能耗最小为目标进行确定的.然后,针对确定出的可行配置方案集,以执行机构配置的考量特性为评价指标进行综合评价,确定出可行配置方案集内的最优配置方案.在评价方法中,以最小二乘为工具对主观评价方法和客观评价方法进行优化,以各方案对正负理想方案的贴近度为依据确定出方案的优劣.文章最后,以航天器控制系统设计中的实际执行机构配置需求为例,应用该方法进行配置,结果表明该方法可行和有效,具有工程应用价值.

关键词：航天器反作用轮执行机构配置评价方法

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航天器反作用轮扰动精细模型

哈尔滨工业大学学报 2006年第4期38卷 520-522页

作者：孙杰赵阳王本利哈尔滨工业大学航天工程系黑龙江哈尔滨150001

为预测扰动对航天器产生的影响,并采取相应的控制方法和隔离系统,提出了基于反作用轮扰动实验模型的扰动精细模型,克服了解析建模高次谐波不准的缺点,精确地反映了反作用轮的扰动特点.利用这种方法可以有效地得到适用于仿真的系统方程.

关键词：反作用轮解析模型虚功原理

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反作用轮摩擦力矩建模及过零时补偿方法研究

航天控制 2016年第1期34卷 57-63页

作者：刘国华尹增山王龙姚小松刘琦上海微小卫星工程中心上海201203

针对碳监测卫星中使用的反作用轮的摩擦力矩特性进行了分析。采用反作用轮电机力矩的时间序列信号为分析对象,引入Dahl理论模型为依据,提出了常偏信号和振颤信号相结合的摩擦力矩补偿方法,并对信号的取值进行了研究。其中,常偏信号的取... 详细信息

针对碳监测卫星中使用的反作用轮的摩擦力矩特性进行了分析。采用反作用轮电机力矩的时间序列信号为分析对象,引入Dahl理论模型为依据,提出了常偏信号和振颤信号相结合的摩擦力矩补偿方法,并对信号的取值进行了研究。其中,常偏信号的取值以反作用轮力矩常值输出的统计特性为依据,振颤信号以转速频谱特性为依据。仿真实验结果表明,该方法可以有效地提高摩擦力矩补偿效果。

关键词：反作用轮时间序列信号摩擦力矩补偿振颤信号