● 摘要
航天器微扰动是影响高精度航天器指向精度和成像质量等关键性能的重要因素。在航天器中有许多可能的扰动源,但反作用轮的影响被认为是最主要的。本论文通过实验测量和理论建模研究反作用轮的动态特性,为预测扰动对航天器产生的影响,进而采取相应的控制方法和隔离系统,减少其不良影响,提高航天器姿态控制的精度提供指导。针对反作用轮的扰动量级非常微小,且不易直接测量等特点,本论文提出了中心等效标定的方法来实现扰动载荷的测量,其理论基础为模态分析理论中的频响函数矩阵求逆法。根据相关的国家标准设计了分别代表软硬两种支承条件的测量系统——六分量固支测量系统和六钢索弹性测量系统;以六分量固支测量系统作为试验平台,通过稳态激振信号、锤击信号和模拟反作用轮的试验验证表明中心等效标定方法是可行的;依次将反作用轮安装在两套测量系统上进行扰动载荷测量试验,根据试验得到的扰动载荷数据表明代表软硬两种支承条件的两套试验测量系统得到的关于反作用轮动态特性的规律基本一致,即飞轮的扰动除基频扰动外还有次频谐振扰动和超频谐振扰动,从而表明测量结果具有一定的可靠性。最后,利用试验得到的扰动载荷数据建立反作用轮的试验扰动模型。
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