發(fā)布時(shí)間：2020-06-27 05:17

【摘要】：光學(xué)遙感衛(wèi)星在軌工作過程中,需要穩(wěn)定的姿態(tài)以實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)劃區(qū)域的成像。然而用于保障整星姿態(tài)控制精度的重要執(zhí)行部件——飛輪,在其制造過程中難免會(huì)存在微小的加工誤差,例如動(dòng)靜不平衡,軸承缺陷等,使得飛輪在成像環(huán)節(jié)中產(chǎn)生預(yù)期之外、幅值小、頻帶寬的擾振力和力矩。這些擾振力和力矩將影響整星的指向精度以及敏感光學(xué)元件的相對(duì)位置精度,降低成像質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)甚至造成圖像的扭曲,退化以及模糊。為保障入軌后高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星的成像指標(biāo),針對(duì)飛輪微振動(dòng)展開深入研究十分必要。本文依托于吉林一號(hào)衛(wèi)星星座中某型號(hào)亞米級(jí)高分辨光學(xué)遙感衛(wèi)星,從飛輪微振動(dòng)特性的建模,飛輪微振動(dòng)對(duì)成像影響過程的建模,微振動(dòng)地面試驗(yàn)技術(shù)以及隔振方案四個(gè)方面展開了研究。首先對(duì)飛輪微振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。針對(duì)飛輪中角接觸軸承成對(duì)安裝的情況,應(yīng)用轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)基本原理、Hertz接觸相關(guān)理論和飛輪結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué),建立了飛輪擾振幅值和擾振頻率關(guān)于飛輪轉(zhuǎn)速,安裝基座剛度以及阻尼的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式;而后對(duì)飛輪擾振展開了精確地試驗(yàn)測(cè)量,利用試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)表達(dá)式中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值擬合,建立了飛輪擾振的數(shù)值模型。接著采用集成建模法對(duì)整星有限元?jiǎng)恿�學(xué)模型,光學(xué)系統(tǒng)模型以及姿控環(huán)節(jié)進(jìn)行集成建模以獲得整星微振動(dòng)分析模型,利用所得分析模型對(duì)飛輪在各轉(zhuǎn)速下成像像移的頻域響應(yīng)進(jìn)行了理論計(jì)算。結(jié)合統(tǒng)計(jì)矩法,并根據(jù)TDI CCD推掃成像的基本原理提出將飛輪所致像移的頻域響應(yīng)轉(zhuǎn)換為MTF的算法,利用該算法對(duì)研究對(duì)象飛輪擾振環(huán)節(jié)所致的MTF分量進(jìn)行了初步預(yù)估,預(yù)估結(jié)果表明飛輪在某些轉(zhuǎn)速下存在微振動(dòng)超標(biāo)的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)并搭建了可對(duì)飛輪微振動(dòng)所致像移進(jìn)行精確測(cè)量的高仿真度整星試驗(yàn)平臺(tái)。在該平臺(tái)上不僅完成了對(duì)理論分析結(jié)果的校核試驗(yàn),亦針對(duì)姿控策略和各向飛輪所致像移之間的耦合特性展開了研究。根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果,分析了集成建模法的合理性和誤差特性,并論證了利用各飛輪穩(wěn)定轉(zhuǎn)速模式下所致像移線性疊加值等效飛輪受控組合工作時(shí)所致像移值的合理性,完成了對(duì)在軌飛輪受控組合工作時(shí)轉(zhuǎn)速覆蓋區(qū)間內(nèi)飛輪擾振所致像移環(huán)節(jié)的MTF均值預(yù)估。此外,借助于高精度試驗(yàn)數(shù)據(jù),本文提出了一種新型整星微振動(dòng)建模法——數(shù)值建模法,并將該方法與前面所提出的集成建模法進(jìn)行了對(duì)比,分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)合。飛輪擾振所致成像像移環(huán)節(jié)的MTF均值預(yù)估結(jié)果表明,該衛(wèi)星在部分轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)有微振動(dòng)超標(biāo)的現(xiàn)象,且Y向飛輪為敏感飛輪,針對(duì)Y向飛輪和相機(jī)的隔振研究十分必要。本文根據(jù)單自由度隔振系統(tǒng)的理論對(duì)飛輪和相機(jī)的隔振原理進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔的隔振裝置以實(shí)現(xiàn)飛輪擾振輸入的衰減和相機(jī)的隔離保護(hù);利用集成分析法對(duì)隔振后像移進(jìn)行了預(yù)估,并對(duì)不同隔振方案隔振效率進(jìn)行測(cè)試,確定了最終飛輪和相機(jī)的隔振方案;最后對(duì)隔振方案的合理性進(jìn)行了校核。校核結(jié)果表明:隔振方案設(shè)計(jì)合理,可在各項(xiàng)指標(biāo)要求內(nèi)有效降低飛輪擾振對(duì)成像的影響。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V414;V448.22

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙會(huì)光;馬興瑞;馮紀(jì)生;;整星隔振技術(shù)若干問題的探討[J];航天器工程;2001年03期

2 石年勛;離心機(jī)的振動(dòng)與隔振技術(shù)分析[J];過濾與分離;1996年02期

3 姜克城;二次積極隔振在ZD型單軸振動(dòng)篩上的應(yīng)用[J];煤礦設(shè)計(jì);1988年04期

4 胡靜波;隔振技術(shù)在毛紡設(shè)備安裝中的應(yīng)用[J];毛紡科技;1989年02期

5 何永標(biāo);;聯(lián)邦德國(guó)隔振基礎(chǔ)的隔振裝置[J];工業(yè)建筑;1989年03期

6 夏芒;濟(jì)南市積極推廣普及隔振技術(shù)[J];振動(dòng)與噪聲控制;1981年02期

7 張?chǎng)?張青;葉列平;;建筑物整體平移與隔振技術(shù)研究[J];工程抗震與加固改造;2007年05期

8 劉寶成;陳智新;劉海亮;;水泵機(jī)組隔振技術(shù)的應(yīng)用[J];黑龍江環(huán)境通報(bào);2006年01期

9 王鐵宏;基礎(chǔ)隔振技術(shù)[J];建筑科學(xué);1990年03期

10 回進(jìn);張富韜;陳敏;播雨;;二次隔振技術(shù)的研究與實(shí)例計(jì)算[J];環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì);2016年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 林立;;浮筏隔振技術(shù)在艦船上的應(yīng)用與發(fā)展[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)1999年青年學(xué)術(shù)會(huì)議[CYCA'99]論文集[C];1999年

2 劉涌;胡永力;;空間探測(cè)精密載荷隔振技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[A];第二十五屆全國(guó)空間探測(cè)學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2012年

3 王斌;鄒宏;黃秋菊;;精密設(shè)備防微振設(shè)計(jì)的進(jìn)展與動(dòng)態(tài)[A];第五屆全國(guó)建筑振動(dòng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

4 張旭輝;付永領(lǐng);劉永光;;基于約束權(quán)函數(shù)的FxLMS算法的自適應(yīng)有源隔振技術(shù)研究[A];第十一屆全國(guó)非線性振動(dòng)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第八屆全國(guó)非線性動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

5 江國(guó)和;;艦船機(jī)械設(shè)備隔振技術(shù)的發(fā)展[A];第十屆船舶水下噪聲學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2005年

6 楊國(guó)泰;何成宏;揭小平;;錘與曲柄壓機(jī)的直接隔振[A];中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

7 雷霆;方勃;劉芳;;整星隔振器的無源控制設(shè)計(jì)[A];第八屆全國(guó)動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

8 王明年;關(guān)寶樹;;地下鐵道車致振動(dòng)的隔振技術(shù)研究[A];第七屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅲ卷）[C];1998年

9 高紅偉;姚勇;褚云鵬;;采用隔振技術(shù)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)彈塑性時(shí)程分析[A];2014年全國(guó)建筑物鑒定與病害處理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2014年

10 ;青島愛博瑞隔振技術(shù)有限公司[A];今日軌道交通固定版[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 記者 陳娟 通訊員 陳友元;中國(guó)城市軌道交通隔振技術(shù)交流研討會(huì)在我市召開[N];桂林日?qǐng)?bào);2012年

2 本報(bào)記者 管晶晶;北京市勞保所：自主創(chuàng)新支撐首都重大工程[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

3 曾妮;“關(guān)心教師不能只說漂亮話”[N];南方日?qǐng)?bào);2008年

4 青島日?qǐng)?bào)、青島觀、青報(bào)網(wǎng)記者 張晉 通訊員 張曉武 郝杰;隔而固的信條：所有的“振動(dòng)”都可控[N];青島日?qǐng)?bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 龔小雪;光學(xué)遙感衛(wèi)星中飛輪微振動(dòng)的建模分析與隔振研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2019年

2 李嘉興;面向艦船設(shè)備基座隔振的梁板組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

3 楊貝貝;磁氣混合主被動(dòng)浮筏隔振系統(tǒng)建模及控制研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

4 張洋;基于壓電陶瓷的主被動(dòng)一體化作動(dòng)器及多維隔振系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

5 楊遠(yuǎn)源;基于無窮剛度和零剛度復(fù)合作用的主動(dòng)負(fù)剛度隔微振技術(shù)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

6 周劉彬;彈性艙段浮筏隔振系統(tǒng)振動(dòng)同步定相和主動(dòng)控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

7 陳陽;基于粘彈性材料的柔性衛(wèi)星隔振技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李偉;基于負(fù)剛度原理光柵刻劃?rùn)C(jī)混合隔振研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

2 方輝;機(jī)載雷達(dá)多維隔振平臺(tái)仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

3 鐘超;基于傳遞路徑方法與隔振率的車門抖動(dòng)分析[D];湖南大學(xué);2018年

4 張瑞宇;高性能氣浮平臺(tái)隔振設(shè)計(jì)方法研究與應(yīng)用[D];河北工程大學(xué);2018年

5 張法輝;框架式汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)值分析及設(shè)備隔振研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

6 龔騰;六自由度主被動(dòng)復(fù)合隔振平臺(tái)的隔振性能仿真研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2018年

7 郭寧;基于主動(dòng)壓力補(bǔ)償?shù)牡皖l隔振實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與研究[D];浙江大學(xué);2019年

8 欒健;行星齒輪減速器隔振式雙層箱體設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)特性研究[D];中國(guó)艦船研究院;2018年

9 陳書朋;超低頻磁性通信天線隔振研究[D];華中科技大學(xué);2018年

10 肖慶雨;六自由度準(zhǔn)零剛度隔振平臺(tái)設(shè)計(jì)及特性研究[D];湖南大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2731371