陀螺框架轴承摩擦力矩分析

针对陀螺框架轴承要求启动摩擦力矩小而稳定的苛刻要求,建立轴承摩擦力矩分析模型,在已有的球与内外圈弹性滞后、差动、自旋、润滑影响因素引起的摩擦力矩分析基础上,重点考虑浪形及冠型保持架引起的摩擦力矩。求得的轴承启动、动态摩擦力矩与YZC-II测试仪测试结果吻合较好。分析表明,浪形保持架整体优于冠型保持架,保持架与球作用引起的摩擦力矩比例随轴向载荷减小而增大,该比重在启动过程中较大,在动态过程明显降低;通过对4种型号框架轴承不同转速的摩擦力矩分析,当转速低于2 r/min时,轴承摩擦力矩受转速影响不大,随着速度增大,启动速度对轴承启动摩擦力矩值、动态摩擦力矩波动范围影响突显出来。

基于齐次坐标变换的陀螺框架加工误差分析

针对陀螺框架高精度垂直孔系加工精度影响因素多且无综合分析测评方法的工程实际,采用齐次坐标变换的分析方法,建立了坐标镗床上应用转台精镗陀螺框架孔的同轴度误差模型,设计实现了误差分析软件,对陀螺框架的同轴度误差进行了定量分析,实现了陀螺框架加工误差的快速预测.加工试验结果表明该模型分析结论与加工试验结果具有较好一致性,分析方法对系列新产品开发具有指导作用.

基于有限元方法的陀螺框架装夹变形分析

基于ANSYS建立了陀螺框架装夹变形的有限元分析模型,对工件装夹方案、夹紧位置与变形的关系以及夹紧力与变形的关系进行了仿真优化分析。基于有限元分析结果,给出了最优的装夹方案、夹紧力的大小范围和施加位置。这种基于有限元的工件装夹变形分析方法对夹具的设计有一定的指导意义。

精密薄壁陀螺框架类零件加工工艺研究

精密薄壁陀螺框架类零件刚度小、结构复杂、形状特异,在加工过程中极易产生变形,导致尺寸超差和加工效率降低。零件的加工变形是影响产品质量和加工效率的主要技术难点,是生产过程中的瓶颈所在。在造成陀螺框架类零件加工变形的众多因素中,装夹方式和工艺方法引起的变形占较大比重。如何控制和减少高精度框架类零件在加工过程中的变形,是亟待解决的工艺难题。本文针对某精密薄壁陀螺框架进行了工艺研究,通过装夹方式创新,采用高速高效加工技术,达到了控制和减少零件加工变形目的,提高了零件加工质量和加工效率。

一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统扰动抑制方法研究

为了抑制谐波减速器运动误差对双框架控制力矩陀螺伺服系统速率平稳性的影响,提出一种角加速度反馈的控制方法。建立了带有谐波减速机构的陀螺框架系统的数学模型,对谐波减速器的运动误差进行了分析。通过设计非线性微分跟踪器得到加速度信号构成加速度反馈,对谐波减速器运动误差所造成的速率波动进行抑制。对框架伺服系统进行仿真,仿真结果证明了该控制方法的有效性,在双框架磁悬浮控制力矩陀螺原理样机上进行了实验验证,实验结果表明,在5度/秒的转速情况下,使框架转速波动量减小了59%,显著提高了转速精度。

磁悬浮控制力矩陀螺框架系统谐波减速器的迟滞建模

为了抑制双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架伺服系统中谐波减速器固有的迟滞特性对系统精度的影响,提出了一种基于Preisach模型的谐波减速器迟滞特性建模方法。首先,使用一阶回转曲线法采集谐波减速器的柔轮输出力矩与扭转角,获得建立谐波减速器迟滞模型的实验数据,其中谐波减速器柔轮的输出力矩是在不使用力矩传感器的条件下用系统动力学模型估计得到的;然后,使用Preisach模型对谐波减速器柔轮输出力矩与扭转角迟滞关系进行建模;最后,采用将模型离散化的数字型实现方法辨识模型中的权重函数,并给出模型的离散递归算法使模型利于简易化编程与进一步的在线控制。实验结果显示,谐波减速器的迟滞模型误差不超过0.005°,MSE值不超过(0.000 83%)°。结果显示了所述建模方法的正确性和实用性。

陀螺框架孔系镗加工的一种新途径

文章通过对普通精密车床配备弹性多齿盘改装为陀螺框架孔系专用加工镗床全过程的总结，表明了这种利用普通设备实现精密加工在实际应用中具有现实意义。同时通过实际调试，使用表明机床工作的稳定程度，对精密加工具有重大意义。

双框架磁悬浮控制力矩陀螺框架系统的扰动抑制

内外框架之间的耦合力矩和谐波减速器的非线性传输力矩是影响双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架系统精确角速度控制的主要因素,为了解决以上干扰问题,实现框架系统高精度角速率伺服控制提出了一种基于扰动观测器和自适应反步的框架系统复合解耦控制方法。通过扰动观测器来估计框架系统中的扰动,并结合自适应反步法获得控制律,其间将扰动估计误差当作未知参数设计了其自适应律,对扰动的两次处理使得框架系统干扰估计更加精确,同时可以保证估计参数的收敛性和整个框架系统的稳定性。仿真和实验结果表明,采用此复合控制方法,DGMSCMG框架系统扰动估计误差不超过框架系统实际扰动的3%,实际框架角速率跟踪参考指令角速率的精度达到99.2%。此复合解耦控制方法可以满足DGMSCMG框架系统抗干扰能力强、高精度角速率伺服控制的要求。

基于DSP的控制力矩陀螺框架数字伺服系统

提出了一种基于TMS320F2812的单框架控制力矩陀螺外框架全数字伺服系统,通过分析控制性能的要求,确定带有电流环、速度环和位置环的三环控制方案,通过对三环的作用进行研究,应用工程化的频域设计方法设计电流环和速度环,给出位置环数字PID控制的改进方案;系统实现了低速高精度稳速控制,与模拟系统相比,控制算法更加方便,大大降低了功耗;在不同速度范围内对三环控制进行仿真和样机调试,结果表明该系统能够很好地实现框架高精度控制。

用单框架控制力矩陀螺的大型航天器姿态控制系统实物仿真研究

利用三轴气浮台模拟航天器空间力学环境,进行了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)姿态控制/动量管理系统全实物仿真研究。推导了大型航天器姿态控制/动量管理系统数学模型。设计调试了实物仿真系统。研究了单框架控制力矩陀螺奇异回避问题、失效操纵问题和动量管理优化问题。证明了系统构形分析、奇异性分析和操纵律设计的正确性和有效性。通过大型航天器姿态控制/动量管理系统实物仿真,检验了设计方案的可行性和系统硬、软件的可靠性。

单框架控制力矩陀螺的奇异分析及操纵律设计

通过对单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)的奇异问题的分析,设计了一种新的伪逆解与零运动向量相结合的操纵律来回避SGCMGs的内部奇异点。首先通过绘制金字塔构型SGCMGs奇异角动量曲面及典型角动量切面对应的奇异度量极值曲面,研究了其奇异的几何特性。然后以缩小期望力矩与各SGCMG角动量的夹角为目的,给出了一种新的零运动向量构造方法用于操纵律的设计。该方法在全局范围内考虑,并未参考当前奇异度量值,故能有效地避免奇异度量局部极值所对应的内部显奇异点。最后将其与现有的几种操纵律进行了数学仿真对比,验证了其有效性及优越性。

单框架控制力矩陀螺转子动不平衡对遥感卫星成像的影响

分析了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)转子在高速旋转时产生的动不平衡干扰力矩引起的星体颤振角和颤振角速度对TDI CCD相机成像的影响。通过坐标变换将转子坐标系下的干扰力矩转换至星体坐标系下的干扰力矩,将卫星姿态动力学方程计算出干扰力矩引起的星体颤振角位移和颤振角速度代入TDI CCD相机成像像移补偿模型;利用TDICCD相机像点与物点对应模型的仿真系统仿真了陀螺转子在不同转速下引起星体颤振角位移和角速度对相机成像的影响;最后,利用图像对比度和互相关相似性测度分析仿真成像质量。仿真显示:SGCMG转子在转速为3 000 r/min时,横向调制传递函数为0.997,图像互相关相似性测度为0.996 1;转速为6 000 r/min时,横向调制传递函数为0.928 3,图像互相关相似性测度为0.974 8。结果表明:SGCMG转子在高速旋转过程中引起的星体颤振角位移和角速度严重影响了TDI CCD相机的成像质量,应依据颤振的影响对SGCMG实施减震措施。

使用单框架控制力矩陀螺的空间站姿态控制系统建模与仿真

研究使用单框架控制力矩陀螺群 (SGCMGs)的空间站的姿态控制。完成空间站在轨三轴稳定飞行模式下的动力学和执行机构的建模。基于最小二乘意义下的伪逆原理设计了 SGCMGs的控制律。对于框架构形的隐奇异 ,采用零运动躲避的算法。同时建立了框架电机的动力学、干扰和控制器的仿真模型。提出了适合工程应用的SGCMGs构形显奇异和饱和奇异的工程性的判断条件及卸载方法。为了探讨伺服机构对系统响应特性的影响 ,进行了分系统级的仿真。仿真模型中包括了空间环境力矩、敏感器及姿态确定模型。仿真中使用了五棱锥构形的SGCMGs,这种构形具有好的冗余度和大的角动量包络。仿真结果验证了五棱锥构形

微机械框架陀螺仪的动力学分析

本文根据欧拉动力学方程导出微机械框架陀螺仪的动力学方程，给出陀螺仪的运动规律，并探讨惯性质量对测量灵敏度的影响。

大型航天器单框架控制力矩陀螺系统全物理仿真

单框架控制力矩陀螺(SGCMG)是一种重要的航天器动量交换装置。用SGCMG作姿控部件的大型航天器姿态控制/动量管理系统是我国未来航天器发展的一个重点研究问题。本文利用三轴全物理仿真气浮台作为控制对象,模拟航天器在外层空间所受扰动力矩很小的力学环境。把SGCMG姿态控制/动量管理系统置于气浮台上,组成与航天器控制系统相同的仿真回路,来研究其动力学、动量交换、动量耦合以及控制系统中尚不清楚的一些问题。实践证明该仿真系统能够很好模拟航天器的力学环境,为SGCMG系统的进一步研究打下了很好的基础。

振子框架式微机械陀螺的优化设计及电学模拟

根据驱动模态频率和检测模态的频率相互匹配 ,用有限元法优化了振子框架式微机械陀螺的结构尺寸 ;根据建立的陀螺振动的等效电路模型 ,对检测振动的性能进行了模拟分析 ,该模型为传感器与接口电路的整体模拟打下了基础。

双框架磁悬浮控制力矩陀螺动框架效应补偿方法

双框架磁悬浮控制力矩陀螺(Double gimbal magnetically suspended control moment gyroscope,DGMSCMG)是由磁悬浮高速转子系统与内框架、外框架速率伺服系统构成的航天器新型姿控执行机构。由于非线性及三个子系统间的强耦合,框架转动时磁悬浮转子位移急剧增大影响稳定性,同时框架系统的响应速度显著下降,称之为动框架效应。该效应严重影响了DGMSCMG的功能,必须加以抑制。建立DGMSCMG的动力学模型,分析三个子系统间的动力学耦合机理,提出一种基于复合控制的补偿方法,引入针对陀螺项的反馈和针对框架角速率给定的前馈消除磁悬浮转子附加位移,提高框架系统响应速度,并对补偿后系统做全局稳定性分析。仿真和试验结果表明,该方法能在保证系统稳定性的前提下有效抑制动框架效应,满足DGMSCMG的功能要求。

用单框架控制力矩陀螺的大型航天器姿态控制系统实物仿真研究

利用三轴气浮台模拟航天器空间力学环境,进行了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)姿态控制/动量管理系统全实物仿真研究.推导了大型航天器姿态控制/动量管理系统数学模型.设计调试了实物仿真系统.研究了单框架控制力矩陀螺奇异回避问题、失效操纵问题和动量管理优化问题.证明了系统构形分析、奇异性分析和操纵律设计的正确性和有效性.通过大型航天器姿态控制/动量管理系统实物仿真,检验了设计方案的可行性和系统硬、软件的可靠性.

双框架控制力矩陀螺伪逆控制律设计及仿真

提出了一种用于双框架控制力矩陀螺的梯度型伪逆控制律,介绍了控制律的原理与计算方法.该控制律利用系统雅可比阵的伪逆来求解框架运动,并沿奇异测度函数的梯度方向引入零运动,进行奇异回避.针对常用的三正交构型,进行了仿真.仿真过程中,框架运动平滑、系统未进入奇异、输出力矩正确.仿真结果表明,梯度型奇异回避伪逆控制律具有物理意义明显、计算简单、奇异回避效果好等优点,能够在航天器中得到实际实用.