航天器反作用轮扰振建模及界面传递特性研究

admin · 发表于 2024-2-20 09:35:05

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反作用轮微振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。为预测扰动对航天器产生的影响，提出了一种改进的扰动模型。由于结构动态特性造成的扰动放大是反作用轮扰动对卫星姿态精度的最重要影响，改进模型通过引入放大系数体现结构固有频率对扰动的影响。利用实测数据对改进模型进行验证，验证结果表明，改进模型准确地反映了反作用轮的扰动特点。由于改进模型是关于固有频率和阻尼比的非线性函数，传统的非线性最小二乘对迭代的初值比较敏感，且容易陷入局部最优解。遗传算法把握搜索过程总体的能力较强，而模拟退火算法则具有较强的局部搜索能力，模拟退火遗传算法将模拟退火算法嵌入到遗传算法的循环体中，形成一种改进的优化算法。本文应用模拟退火遗传算法进行反作用轮改进模型参数辨识，取得了很好的辨识效果，可以避免传统算法迭代发散或收敛于局部最优解的缺点。测量反作用轮扰动的目的是掌握其扰动规律，进而采取相应的控制方法和隔离技术。考虑到反作用轮的扰动与安装条件有关，使用“刚性六分量测试平台”和“柔性六分量测试平台”两种方法进行反作用轮扰动特性测量，并从三个方面对两种方法得到的结果进行比较。比较结果表明，不同边界条件下得到的谐波数是相同的；安装结构刚度降低会降低反作用轮的固有频率；柔性边界条件的减振作用会降低扰动峰值。本文应用“动质量测试法”和理论建模相结合的方法来探讨反作用轮与安装界面之间的耦合效应，并定量地考察安装界面的刚度对扰动力传递的影响。设计了两种不同刚度的测试平台模拟不同刚度的安装界面，应用得到的放大系数来消除安装界面刚度的影响，进而得到反作用轮纯扰动力，并对两种测试平台下的扰动力测试结果进行比较。本文的讨论对于考虑耦合效应的扰动力传递具有一定的借鉴意义。

航天器反作用轮扰振建模及界面传递特性研究

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