磁悬浮飞轮转子系统的现场动平衡方法

针对磁悬浮飞轮的转子平衡后转动效果不理想、转子平衡过程复杂等问题,提出了一种基于磁轴承系统特性的现场动平衡检测方法。该方法通过考虑电磁力的影响,进行转子系统的整体动平衡,而非转子本身的动平衡。通过分别检测转子平动的最大位移和相位、转子转动的最大位移和相位,分别得到等效力/力偶不平衡质量的大小和相位,实现了整体不平衡量的现场检测和飞轮转子系统的高精度平衡。试验结果表明,该方法能有效提高飞轮转子系统的平衡精度,转子的跳动量、磁轴承的控制电流以及飞轮轮体的振动量显著减小。     

冗余飞轮构型下力矩分配策略设计与分析

 主要研究了航天器姿控系统中冗余飞轮构型的力矩分配问题。在阐明该问题的基础上,首先给出了能量最优的力矩分配策略,并考虑飞轮力矩约束对其进行了限幅处理;接着基于静态最优化理论和飞轮系统性质,对四飞轮和多飞轮情况分别设计了相应的力矩最优分配策略,由于可有效地输出飞轮系的最大力矩,其有重要的工程应用价值;最后研究并对比了几种典型构型下两种分配策略所能输出的力矩包络,表明了所设计方法的有效性。     

敏捷卫星的联合执行机构控制策略

 针对对地观测敏捷卫星大角度快速机动、高控制精度的任务需求,提出了联合推力器与飞轮作为执行机构的控制策略。该控制策略综合利用2种执行机构的优点:推力器以前馈的形式提供机动过程中所需的主要力矩以实现航天器大角度的快速机动,而飞轮以反馈的形式提供精准的控制力矩以提高机动过程中的姿态控制精度。为补偿由于初始状态偏差和推力器输出力矩不准确所带来的控制误差,采用变结构控制设计了2种姿态跟踪控制器,使航天器能够渐进地跟踪上参考轨迹。并对姿态机动控制过程中,飞轮力矩及转速可能出现的饱和问题作了相应的修正。仿真结果表明了所提控制策略及所设计控制算法的可行性和有效性。     

基于飞轮控制的空间机器人质量参数辨识

针对空间机器人进行在轨辨识时存在精度不高、燃料消耗较大等问题,提出了基于飞轮控制的在轨辨识方法,可以有效地解决辨识时存在的问题。该方法采用飞轮控制作为激励方式,通过改变机械臂的构型使整个空间机器人系统的质量分布发生变化,分别测量构型改变后的角速度和线加速度,以计算出基座本体的质量、质心和转动惯量。此外,分析了机械臂与本体的质量比对辨识精度的影响。仿真结果表明,本文的方法可操作性强、精度较高,燃料消耗较小,可以应用于空间机器人的在轨辨识中。     

轮系航天器的角动量包络分析及角动量管理

文章进行了冗余轮系航天器角动量包络分析及角动量管理问题研究。基于轮系可视化角动量包络分析,提出了一种角动量包络特征参量描述及基于特征参量的沿任意方向飞轮极限角动量的解算方法,并设计了一种基于以飞轮极限角动量为参考的零运动力矩分配轮系角动量管理策略,该方法充分利用轮系最大角动量容量,以避免系统角动量未达到包络面时出现部分飞轮角动量饱和的现象,数学仿真对比验证了所提出策略的有效性。     

基于数据关联性分析的飞轮异常检测

针对航天器早期故障在闭环系统下难以被检测、数学模型难以精确建立的问题,提出了一种基于数据关联性分析的归纳式系统异常监测(IMS)方法。该方法采用无监督学习的聚类算法,利用具有关联性的参数构建数据向量,通过聚类分析自动建立健康数据向量的族类阈值区间。关联关系的破坏将引起部分参数超出族类阈值区间,使系统的异常程度存在模糊性与随机性。引入云模型评价指标,将闭环系统异常程度的不确定性通过熵与超熵定量表示,从而更加准确地判断闭环系统的异常程度。仿真结果表明:该方法能够建立卫星飞轮闭环系统的族类知识库,并可以根据云模型提供的定性知识有效判断系统的异常程度。     

通用飞行器地面电磁弹射工程系统研究

通用飞行器地面电磁弹射可以提高飞行器起飞离地速度,增加飞行器有效载荷,节省起飞阶段能量消耗,延长飞行器飞行距离,降低飞行器动力装置起飞最大推力要求,缩短起飞距离。将"地下直线电机牵引地面交通车辆方法"作为飞行器地面电磁弹射牵引方法,将"真空磁悬浮转动支撑结构无轴动能环储能高功率脉冲电源"作为电磁弹射的高功率脉冲电源,通过工程整体设计,为电磁弹射提供安全稳定的能量供给和多备份、高冗余度、高可靠性的高功率储能脉冲电源,实现安全、连续、可靠的通用飞行器地面直线电机电磁弹射工程系统。     

磁悬浮飞轮技术及其应用研究

针对目前卫星上使用的滚珠轴承动量飞轮的不足,概要介绍了磁悬浮飞轮的优点及其分类。首先综述了应用于卫星姿态控制执行机构的磁悬浮飞轮的发展历史与研究现状,重点分析了磁悬浮飞轮的主要关键技术。其次阐述了两轴主动控制型磁悬浮飞轮应用于卫星姿态控制的适应性,较为全面的介绍了我们在磁悬浮飞轮技术研究上的工作与进展。最后展望了磁悬浮飞轮技术未来应用的发展方向,针对我国空间技术发展的实际需求提出了目前应重点研究的方向。     

卫星大动量矩飞轮的设计

为满足长寿命大型卫星控制系统的需要 ,设计和研制了一种长寿命、大动量矩的动量飞轮。在介绍了国外大动量矩的动量飞轮产品的基础上 ,论述了 5 5N·m·s飞轮的设计技术和关键技术。给出了样机的测试结果并与国外同类产品的性能进行了比较。结果表明 ,样机的设计原理正确。