模糊PID控制在太阳帆板驱动机构系统中的应用

太阳帆板驱动机构轴承跑合是空间轴承应用前必不可少的重要预处理环节。本文提出了模糊PID控制算法,在常规PID调节器的基础上运用模糊推理思想。仿真结果表明,系统具有较好的动静态性能,满足系统的要求。

太阳帆板驱动机构的表面充放电效应研究

空间等离子体环境效应导致的卫星表面充放电是造成卫星在轨工作异常及故障的重要原因之一.太阳帆板驱动机构(Solar Array DriveAssembly,SADA)是长寿命、大功率卫星电传输环节的关键部件,易成为充放电效应的对象,可使卫星丧失能源,导致整星失效.为验证空间等离子体环境导致的表面充放电对SADA特别是其功率传输可靠性和安全性的影响,利用等离子体环境模拟试验装置,模拟地球同步轨道(Geostationary Orbit,GEO)等离子体环境,针对SADA进行试验研究.结果表明,使用两种不同绝缘材料的SADA在空间等离子体模拟环境下表现没有明显区别,表面充放电未对设计合理的SADA正常工作造成明显影响.研究结果对未来GEO轨道SADA等空间机构的可靠性和安全性设计具有一定指导意义.

太阳帆板驱动机构内带电效应试验

太阳帆板驱动机构(Solar Array Drive Assembly,SADA)是长寿命、大功率航天器能源系统的关键部件.在空间高能电子环境下,SADA内部会发生静电放电甚至诱发二次放电,导致航天器丧失能源.利用双束加速器建立试验平台,对SADA进行内带电效应试验.试验中高能电子束的电子能量为2MeV,束流密度为5pA·cm^(-2),模拟SADA工作电压为50~150V,工作电流为0.5~1.5 A.试验样品充电电位在辐照5h后达到平衡,形成的电场约为5×10~6V·m^(-1).相同工作电流下的放电次数随工作电压增大而明显增加,说明工作电压形成的电场与高能电子沉积形成的电场叠加会增加SADA发生放电的风险.依据试验结果,提出SADA抗内带电设计方案:一是降低SADA介质盘的体电阻率;二是改进导电环结构体的结构设计,降低导电环间电压在介质盘上形成的电场.

挠性太阳帆板驱动控制系统研究

主要研究了挠性太阳帆板的闭环驱动控制问题.利用挠性结构的模态恒等式,获得了广义状态空间形式的挠性太阳帆板驱动动力学方程.基于Lyapunov方法,设计了基于输出反馈的PD控制器,并根据广义系统理论讨论了闭环系统的正则性和无脉冲性,以确保控制系统是允许的.数值仿真验证了闭环控制算法的有效性并与开环控制进行了比对.最后进行了总结并提出新的研究问题.

太阳帆板驱动机构固体润滑轴承的跑合技术实践

本文介绍了二硫化钼基(MoS_2-4)固体润滑膜的润滑机理,分析了跑合对固体润滑膜润滑性能的改善作用,对轴承跑合装置进行了简介。根据多年太阳帆板驱动机构轴承跑合实践,总结并剖析了轴承跑合轨迹的一些特征及形成原因。

太阳帆板驱动机构用KH-A胶黏剂制备及性能

针对卫星太阳帆板驱动机构对恶劣环境下零件粘接的应用需求,研制开发了一种双组份环氧胶黏剂KH-A。KH-A浇铸体的Tg为143℃,KH-A粘接45#钢时,其25℃时的拉剪强度为23.0 MPa,125℃时达到20.9 MPa。固化样片经1×108radγ-射线(60Co)辐照后,击穿强度由20.1升高到25.2 k V/mm。KH-A浇铸体在真空下的总质量损失(TML)为0.97%,可凝挥发物含量(CVCM)为0.01%。KH-A各项性能指标均满足产品设计要求。

太阳帆板驱动机构的现状和近期发展方向

本文简要回顾了北京控制工程研究所过去近二十年太阳帆板驱动机构研制和应用的发展历程。由于太阳帆板驱动机构型号任务的不断增加、技术要求的多样化特别是寿命要求愈来愈长促进了太阳帆板驱动机构技术的发展和提高。研制任务的增多和研制周期的紧迫都对产品的可靠性带来前所未有的压力。从而迫使航天界要找出解决这一矛盾的出路。长期不懈的开展产品的“三化”工作，以模块和产品的形式浓缩固化经过飞行考验的成熟技术；从管理上不断提高研制和运营效率和提高质量强化管理意识是解决问题的根本出路。在这一形势下开展了太阳帆板驱动机构“三化”的综合、分析、规划和实施工作，奠定了太阳帆板驱动机构产品“三化”的基础。最后根据国际发展趋势和国内可以预见到的型号需求，提出了太阳帆板驱动机构近期需要着力开展的工作。

基于复合控制器的卫星帆板驱动机构的控制

由于步进电机驱动作用,太阳帆板在对日定向时卫星姿态稳定度易受影响。为了降低驱动机构对太阳帆板的激励作用,选用了扰动力矩较少的永磁同步电机作为驱动源进行闭环控制。由于太阳帆板的影响,系统带宽能力受限,使传统的PI控制器无法通过加大增益达到增加刚度的目的,从而减弱了对转速波动的抑制能力。为解决此问题,将超前滞后校正网络与模糊控制相结合提出了一种自动切换式模糊与校正网络的复合控制器。仿真结果表明,此复合控制方法能够很好地抑制驱动系统的扰动,提高了系统的速度精度和稳定度,并且响应速度较快,具有较好的动态性能。

太阳能电池阵驱动系统动力学特性参数影响分析

太阳能电池阵驱动系统的刚柔耦合和机电耦合因素会对系统整体的动力学特性产生复杂影响。根据驱动运动特点对驱动系统机电一体化模型进行简化,建立与太阳能电池阵驱动系统具有相同动力学特性参数的等效结构动力学模型,通过与系统仿真结果对比验证所建等效模型的正确性,并对系统动力学特性进行影响分析。结果表明:驱动机构对系统动力学特性的影响可以等效为一类弹性边界条件对电池阵结构动力学特性的影响;系统动力学特性受到驱动电机的额定力矩和齿槽数、传动链的减速比和传递效率、电刷-滑环润滑性能以及驱动速度等因素影响,其中减速比和粘性摩擦系数分别对等效刚度参数和等效阻尼参数的影响幅度最大;大减速比电池阵驱动系统动力学特性与固支边界电池阵结构动力学特性接近。

一种提高太阳能帆板受晒效率方法

为提高航天器空间太阳能利用率,提出了一种可实现帆板对日定向功能的改进太阳能帆板双自由度驱动机构。根据航天器的轨道理论推导出在对日定向要求下太阳能帆板的运动规律和机构的运动轨迹,并给出了双自由度驱动机构的轨迹规划和驱动轴实时转角。仿真结果表明:用该法能实现帆板的对日定向,提高其受晒效率,对未来航天器太阳能帆板驱动机构设计与控制有一定的参考价值。

计及参数不确定性的卫星太阳能帆板的柔性多体动力学研究

应用固定界面子结构法进行柔性多体系统动力学建模,讨论了系统参数的不确定性问题,并采用Monte-Carlo方法进行随机参数建模,以国产某型号卫星为例,考虑四块帆板的柔性,对伸展机构进行了柔性多体动力学建模与仿真,得到了帆板的变形、大范围运动等动力学参量,为卫星帆板的设计提供了一定的理论依据。

基于输入成形的太阳能帆板自适应滑模控制

为提高太阳能帆板驱动系统(SADS)的角位置控制性能和抑制太阳能帆板的柔性振动,提出了一种自适应滑模控制(ASMC)与输入成形技术相结合的控制策略。该控制策略通过自适应滑模控制保证了系统在不确定性影响下的一致有界性和渐进一致有界性,从而提高了太阳能帆板驱动系统的角位置控制性能。同时,通过基于参考模型的输入成形器(IS)规划了指令轨迹,进而抑制了太阳能帆板的柔性振动。仿真结果表明了控制策略的有效性。

高分七号卫星控制分系统设计及在轨验证

针对高分七号(GF-7)卫星控制分系统高精度姿态确定、姿态控制和快速机动的需求,文章采用星敏感器相对基准标定,将甚高精度星敏感器与前后视相机进行一体化安装的布局方式,并采用了数传天线轨迹平滑和干扰力矩补偿算法控制天线,采用高刚度高稳定度太阳翼驱动机构(SADA)控制太阳翼,从而实现了卫星的高精度姿态确定和高稳定度姿态控制。经在轨验证,结果表明:姿态稳定度小于0.00006(°)/s,优于姿态控制分系统的指标要求,可为遥感卫星姿态控制分系统设计提供参考。

导电环机构内电磁场仿真分析

本文在考虑多条导电环间的相互作用以及复杂电刷结构对电场影响等基础上,分别基于电刷实际结构、电刷简化柱状结构构建了用于电磁场计算的数学物理模型。采用COMSOL计算平台,开展了电刷及导电环在稳恒电流及静电条件下导电环机构内静电场及静磁场分布的数值计算,详细求解了连续边界以及Dirichlet边界等两种边界约束条件下的导电环与电刷的电场强度分布规律。本文研究结果,对于深入识别产品特性、保证导电环机构的安全可靠工作有着十分重要的意义。

铭记红色历史 传承航天精神

中国航天科技集团第九研究院7107厂作为三线建设的重要组成部分,是我国首批建设的航天惯性平台专业生产单位。工厂防务装备惯导系统、惯性测量组合、空间飞行器太阳帆板驱动机构、有效载荷微波开关等各类产品,在两弹一星、载人航天、探月工程、北斗导航等国家重大科技专项任务中作出了突出贡献,为我国国防科技事业和国民经济建设做出了突出贡献。

航天器大功率传输介质深层充放电试验研究

太阳帆板驱动机构（solar array drive mechanism,SADM）是长寿命、大功率航天器上负责能源传输的关键部件,对空间充放电效应非常敏感。为检验SADM导电环绝缘介质聚酰亚胺的深层充放电对功率传输性能的影响,提出材料掺杂改性和几何结构优化的方案并进行试验研究。利用电子加速器产生2 Me V高能电子束,对以聚酰亚胺为基体的不同成分掺杂和不同几何构型的试样进行辐照试验,顺次监测试样金属环片接地、恒压和悬浮3种工况下聚酰亚胺挡边的表面充电电位。结果表明,聚酰亚胺挡边高度越高充电越严重,挡边宽度对不同成分掺杂的试样表现出不同的影响规律。对充电影响最显著的是聚酰亚胺掺杂改性后产生的非线性电导特性,通过合理掺杂可以显著缓解深层充电风险并达到抗辐射加固的效果。

欧卫通新卫星出现故障

欧卫通公司2019年10月发射的“欧洲通信卫星”西5B将于不久启用,但因有一侧太阳能帆板不能用,卫星可用容量将只剩45%,星上为欧洲全球导航卫星系统局(GSA)搭载的GEO-3有效载荷仍然可用。欧卫通调查确认,星上两个太阳阵之一已无法使用,导致用于支持通信服务的电力减少。这_供电能力损失是由于对日定向用的太阳帆板驱动机构(SADA)出现故障造成的。“欧洲通信卫星”西5B采用诺斯罗普·格鲁曼公司的“静地星”2平台建造,全Ku波段有效载荷由空客防务与航天公司提供。

姿控故障致日天文卫星解体

日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）任务管理人员4月15日称，通过分析卫星传回的零散遥测数据发现，导致“瞳”X射线天文卫星旋转失控并把大块太阳能帆板或展开式望远镜部件甩出的原因是姿控系统出了一连串问题。“瞳”2月17日发射升空，设计寿命3年，但3月26日出现问题。任务管理人员称，问题始于星上惯性基准装置误以为卫星正以每小时21．7度的速度绕Z轴旋转，而实际上卫星当时处于稳定状态。

专利信息

太阳能集热系统 本发明为一种太阳能集热系统，包括太阳能收集器和太阳能集热器。太阳能集热器通过支撑架固定于太阳能收集器一侧。该太阳能收集器包括支撑底座、固定于支撑底座上的太阳能面板、固定于太阳能面板上的多个反射镜片。其特征为：太阳能收集器还包括联动跟踪装置，该联动跟踪装置包括：第一驱动机构；和第一驱动机构相连的第一旋转轴，该旋转轴带动太阳能面板旋转；

国家《装备制造业调整和振兴规划》明确的重点任务

1依托十大领域重点工程，装备制造业振兴 高效清洁发电 重点是：核电压力容器、蒸汽发生器、控制棒驱动机构、核级泵阀、应急柴油机，风电变频控制系统、配套轴承、碳纤维叶片，大型抽水蓄能机组、大型燃气轮机、太阳能发电设备、垃圾焚烧发电设备、大型电站辅机等。