隨著空間技術的迅速發(fā)展,空間光學載荷對地觀測時的成像質量不斷提高,但空間飛行器上的多種活動部件,如反作用飛輪、制冷壓縮機、太陽帆板轉動機構、控制力矩陀螺等,都會產生微振動。這些微振動具有頻帶分布寬、幅值小、振動多向、形式復雜等特點,易對空間飛行器上光學遙感器的成像質量造成嚴重的影響。因此,為了進一步提高空間遙感器的觀測性能,必須開展空間遙感器對衛(wèi)星平臺微振動環(huán)境適應性方面的研究工作,進而研究出相應的技術策略,克服或削弱微振動對空間遙感器成像質量的不利影響,提高觀測精度。本文針對實際工程需求,自主設計了一種空間六維擾動力模擬器,該模擬器能復現具有不同頻譜特性的多維微振動,具有重大意義。論文的主要研究內容如下:首先,研究了空間微振動的特點,介紹了國內外微振動關鍵技術,特別是微振動地面模擬技術的研究現狀。其次,建立了單軸激勵器及模擬器整機的理論模型,得到了模擬器產生的擾動力及力矩與單軸激勵器激勵力之間的傳遞矩陣,并根據調研結果及理論模型確定了本文所設計的六維擾動力模擬器的各項設計指標。再次,完成了單軸激勵器的結構設計,并對單軸激勵器進行了模態(tài)分析及頻響分析工作。單軸激勵器模態(tài)分析結果滿足設計指標,頻響分析的結果驗證了激勵器理論模型的正確性。完成了激勵器原理樣機的出圖、加工及裝調。搭建實驗平臺,對單軸激勵器進行了基頻測試實驗,實驗結果與仿真分析誤差較大,并在實驗頻譜曲線中發(fā)現了激勵器雙基頻的現象,通過分析實驗結果及仿真過程,發(fā)現激勵器結構上存在的問題,進而對單軸激勵器進行了結構改進工作。完成了新單軸激勵器的模態(tài)分析工作,仿真結果滿足設計要求。進行了新單軸激勵器的彈簧剛度測試,實驗結果表明,實際測試結果與有限元分析誤差僅為2.3%,對新單軸激勵器進行了基頻實驗測試,測試結果與仿真分析結果誤差為2.1%,從而驗證了新結構的正確性。最后,根據模擬器整機的理論模型及本文的設計指標完成了六維擾動力模擬器整機的結構設計。進行了模擬器整機的模態(tài)分析,分析結果滿足設計要求。完成了模擬器整機的頻響分析工作,分析結果與理論建模結果吻合,各方向擾動力最大誤差為2.13%,各方向擾動力矩最大誤差為2.65%,驗證了理論公式的正確性。搭建實驗平臺,對六維擾動力模擬器進行性能測試。實驗表明該模擬器可實現六維擾動力的輸出。將實驗結果與理論建模結果進行對比,由對比結果可知,各方向擾動力及力矩最大誤差值都在5%以內,驗證了模擬器理論及結構的正確性、功能的可行性。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：V416.8

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本文編號：2817006