航天器平台微振动传递模型构建方法研究

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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[1]。为了校正成像质量以及提升姿态控制精度等,需要获取相机等载荷在等微振动激励下的振动响应。然而,由于安装位置以及相机的特殊需求,往往在目标位置处无法安装传感器,难以直接获取目标点的响应数据。因此,本文提出采用已有测量数据,通过构建测量点与目标点之间的微振动传递模型来间接获取目标点响应的方法。主要研究内容为:建立了模态坐标下的振源传递模型,包括基于模态价值的振源传递模型、基于模态能量流的振源传递模型以及基于模态DC增益的振源传递模型。利用这些模型,可以在测量得到的微振动源扰动信号的情况下,计算目标目标位置的响应。以太阳帆板为对象展开了仿真分析,结果表明,三种振源传递模型的加速度响应的最大峰值误差在6%以内,位移响应的最大峰值误差在2%以内。建立了物理坐标下的振源传递模型,主要是基于二阶低秩平衡实现的振源传递模型,该模型利用了大型动力学系统Lyapunov方程低秩ADI计算方法,解决了高维系统Lyapunov方程求解难题。以太阳帆板为对象展开了仿真分析,结果表明,物理坐标下的振源传递模型的位移响应的最大峰值误差为1.53%,加速度响应的最大峰值误差为2.1%。建立了航天器平台微振动响应映射模型,可在已知少数测量点(非振源位置)响应信号的情况下,获得目标位置的位移和加速度响应,并给出了布置测量点的基本准则。以太阳帆板为对象开展了仿真分析表明,结果表明,响应映射模型的位移响应的最大峰值误差仅为0.98%,加速度响应的最大峰值误差仅为1.27%。以某型卫星平台为研究对象,对上述三种微振动传递模型进行了仿真验证。在某型飞轮扰动下,三种微振动传递模型的位移响应的最大峰值误差在1%以内,加速度响应的最大峰值误差在8%以内。通过研究,构建了三种航天器平台微振动传递模型,这些传递模型计算量小、计算精度较高,为航天器平台微振动响应的间接测量奠定了模型基础,为相机成像消除微振动影响提供了快速计算模型。
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