四环空间稳定平台的稳定性分析

为指导四环空间稳定平台控制系统的设计,首先应用Euler动力学方程推导了以各框架电动机驱动轴绝对角加速度为变量的动力学方程。在此基础上,研究了内框、中框、外框轴综合转动惯量随p、r角变化的规律。由各框架轴实测频率特性分析了对象的谐振、阻尼等特性,并结合转动惯量的变化,总结了保证控制系统稳定性可采取的方法;从机械结构设计角度研究了消除综合转动惯量变化的措施。结果表明:采用当前的框架配置方案,外框轴综合转动惯量的相对变化量较大,应采取相应措施保证系统的动态性能及稳定性;音叉式外框架的低刚度导致外框轴在低频段存在谐振峰,应通过设置滤波器及状态反馈等方式抑制其影响;合理分配各框架对应轴向的转动惯量可使各电动机驱动轴成为固定惯量系统,且减小甚至消除了耦合力矩。

四环空间稳定平台数据传输系统设计

针对四环空间稳定平台系统外形尺寸严格受限,需实现大角度相对转动机构间的数据传输,传输通道数多,有实时性要求等条件,引入单通道光纤旋转连接器及波分复用实现所有弱电信号的光纤传输;进行了平台系统数据传输总体方案设计;针对单纤多信通传输要求,给出了光纤传输系统光通路硬件配置及软件实现;利用控制柜光传板编程产生的系统同步指令脉冲,协调传输系统一致、有序地工作。系统测试表明,该数据传输系统总体方案设计有效,系统工作可靠。该系统设计可推广应用于其他具有大角度相对转动机构间的通信。

四环空间稳定平台姿态角的解算

不同于当地水平稳定系统,空间稳定系统中的姿态角信号不能够由平台框架角直接测量,而必须经过一系列计算才能够产生。为指导四环空间稳定平台的姿态角解算,在坐标变换的基础上,推导了平台姿态角的解算方程,设计了姿态角解算中的关键系统—高精度平台框架角测量系统。在此基础上,给出了姿态角解算的算法流程。系统测试结果表明,该方法能够正确解算四环空间稳定平台惯导系统的姿态角,在采用精准的陀螺漂移模型并引入外速度及高度阻尼后,姿态计算的数据处理误差可以控制在20″以内,能够满足高精度惯性导航系统的需要。

星载天线万向支架驱动电机的备份

星载天线万向支架在空间要长期工作,驱动电机是其关键部件,应进行备份。通常空间应用的电机只进行绕组线圈的备份,无法进行整个电机的备份。介绍一种利用行星齿轮差动机构实现整个电机备份的方法。

基于分布式剪刀构型控制力矩陀螺的大尺寸空间结构振动抑制

针对柔性航天器上大尺寸柔性结构的振动抑制问题,提出在结构上分布安装剪刀构型的微型控制力矩陀螺(CMG),实现空间柔性结构的振动抑制。首先建立携带分布式剪刀构型CMG的约束边界大尺寸空间结构的动力学方程,然后基于Lyapunov方法设计剪刀构型CMG的框架轴操纵律,结合工程实际的“死区”现象,对所设计操纵律进行改进。最后,以安装有剪刀构型CMG的柔性桁架为仿真对象,通过数值算例验证控制策略的有效性。结果表明,所设计避“死区”操纵律可以较好实现桁架振动抑制,其改善了振动抑制的性能。

空间二维运动机构的热真空准加速寿命试验设计

针对国内外运动机构准加速寿命试验设计主要集中在部件上,不能反映整机在轨性能的问题,本文对空间二维运动机构的构型和润滑方式进行了分析,确定了空间二维运动机构热真空准加速寿命试验设计中的5大要素和各要素的设计方法,为了考核整机运动性能设计了试验测试内容和测试的方法,并确定了终止试验的失效判据。设计了某空间二维运动机构的热真空准加速寿命试验。通过试验,获得了一系列反映运动机构整机性能指标的试验测试数据,可以根据这些试验数据评估空间二维运动机构的在轨寿命,并且试验结果得到了在轨应用,这说明本文方法有效可行。

五棱锥SGCMGs失效时奇异构型几何分析及操纵律设计

单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)的奇异构型几何分析及相应的操纵律设计是其在使用中遇到的主要问题。针对五棱锥SGCMGs构型及其单只失效后的奇异情况进行几何分析,考虑五棱锥构型单只SGCMG失效后显奇异点深入角动量体内部这一特性,设计了一种既能充分利用零空间运动,又能实现显奇异点规避的SGCMGs操纵律。仿真分析结果表明:设计改进后的操纵律能在有效解决五棱锥SGCMGs构型中单只陀螺失效后带来内部复杂奇异问题的同时,实现控制精度的大幅提升。

四环空间稳定平台的运动学分析及电动机力矩计算

为指导四环空间稳定平台控制系统的设计,应用坐标变换及Eu ler动力学方程推导了平台的运动及动力学方程。在此基础上,结合北东地坐标系和载体坐标系的变换,利用S im u link计算并比较了静、动基础上、多种工况下的框架角运动曲线及伺服电动机需提供的力矩。结果表明:框架相对角运动的频率由纵、横摇运动频率的和、差组成,幅值被航向运动角频率调制;纵、横摇角度对外框轴电动机力矩的影响与sec r函数呈近似正比变化;载体以保证平台稳定精度的姿态角运动时,系统以四环方式正常工作的最高纬度为70°。