超静敏捷卫星隔振与控制的动力学耦合及协同设计方法

高性能的卫星平台需要同时具备敏捷与超静性能,为此一方面要采用大力矩执行机构与高带宽控制,另一方面要采取良好的振动隔离措施,而这两者之间会形成一定的动力学耦合,影响控制性能的最终实现.研究了对含高速转子的执行机构进行隔振引入的陀螺进动问题及其对敏捷控制性能的影响,分析了有效载荷隔振导致的异位控制问题及其对控制稳定性的影响.研究了隔振与控制参数的协同设计方法,提出了基于进动衰减时间的执行机构隔振参数选取原则,以及阻尼常数隔离的有效载荷隔振参数选取原则.基于该设计思路可以实现卫星隔振与控制参数的合理匹配,同时达到较好的超静与敏捷性能.     

有缺陷圆柱壳振型进动的研究

谐振陀螺是一种不存在高速转子和活动支承的新型陀螺仪。其敏感部件是一个轴对称壳谐振子,圆柱壳便是其中一种。本文建立了圆柱壳在旋转情况下的动力学方程。研究了有缺陷的圆柱壳谐振子振型的进动情况;分析了其环向振型进动因子的相对扰动和绝对扰动;给出了圆柱壳谐振子环向缺陷对其振型进动特性的影响规律及实际加工,选择谐振子的准则。这些对于设计谐振陀螺有指导意义。     

进动气囊抛光技术研究

为实现高精度的光学玻璃零件的加工,本文对进动气囊抛光关键技术进行了详细研究.首先介绍了进动气囊抛光设备及原理,通过对Preston方程的分析及工艺参数实验确定了抛光去除函数,并对驻留时间算法进行优化求解,通过MATLAB仿真验证残余误差在0.1 μm以内,最后对平面和球面玻璃进行了抛光实验,获得了面形PV值为0.18μm的球面表面,验证了驻留时间算法的合理性,满足光学玻璃元件精密加工的基本要求,为后续进行自由曲面的抛光提供了理论基础.     

岁差章动模型更新等因素对坐标转换的影响

GCRS(Geocentric Celestial Reference System,地心天球参考系)与ITRS(International Terrestrial Reference System,国际地球参考系)之间的坐标转换方法与岁差章动模型密切相关,IERS(International Earth Rotation and reference systems Service,国际地球自转与参考系服务)规范先后推荐了3组不同的岁差章动模型。论文分析了基于春分点的坐标转换过程,在比较3组岁差章动模型间差异的基础上,以太阳系10个天体为例,计算了岁差章动模型更新、极移、世界时与地球时差值等因素对坐标转换影响的具体数值。结果表明,IAU 2006岁差-IAU 2000AR06章动与IAU 2000岁差-IAU 2000A章动间的差异,对坐标转换的影响在0.5mas以内;而IAU1976岁差-IERS 1996章动与前2组岁差章动间的差异,对坐标转换影响的最大值达到37mas;极移对坐标转换影响的最大值达到0.6″,远高于岁差章动模型更新所带来的影响;当忽略世界时与地球时的差异时,结果完全错误。通过此分析,明确了极移、世界时与地球时的差异对坐标转换影响的具体数值,可为工程计算中岁差章动模型的选取提供参考依据。     

进动效应对涡轮螺旋桨飞机的影响

从转动力学的角度 ,分析了在大型涡轮螺旋桨飞机中 ,螺旋桨和发动机转子进动效应对飞机飞行品质和操纵品质的影响。阐述了螺旋桨和发动机转子转动惯量的计算方法 ,由进动产生的附加力矩或角速度的计算方法。     

基于不同天文标准计算地球引力对卫星轨道的影响

建立了一个考虑地球非球形引力摄动的卫星轨道摄动模型并用C＋＋语言编写程序进行轨道计算,其积分器采用Runge-Kutta-Fehlberg7（8）。建模过程中,对岁差、章动等量的计算分别考虑了美国海军天文台1981年和2005年的两种天文标准。通过与STK对比,发现无论采用哪一种标准,轨道传播两天后的位置误差都不会超过分米量级,速度误差不会超过毫米每秒的量级。说明了建模和编程计算的合理性,以及采用新旧两种天文标准计算卫星轨道的差别甚小。     

弹道目标进动特性的微多普勒研究与特征分析

从两个不同方面建立弹道导弹进动的数学模型,然后用时频分析方法给出微多普勒的分析结果,证明这两种建立弹道导弹进动数学模型的方法是等价的、正确的.根据不同微运动微多普勒时频分布的差异以及不同微运动微多普勒变化周期的不同,可以识别出真弹头和诱饵.这为弹道导弹防御中段弹头和其他轻重诱饵的识别提供了一个新的可靠的方法.     

基于广义S变换的空间锥体进动微多普勒分析

锥体进动特性是用于空间目标识别的重要依据之一.为了研究这一问题,提出一种基于广义S变换的空间锥体进动微多普勒特性分析方法.根据锥体进动的物理运动过程建立了相应的数学模型,推导出锥体进动微多普勒频率的理论表达式,并通过仿真结果验证其正确性.该模型采用共原点的目标多坐标体系,使其仅存在旋转关系,从而简化了模型的结构与计算复杂性.在此基础上,利用广义S变换实现了对模拟雷达进动回波的微多普勒特性分析.在不同信噪比条件下的仿真结果表明:该方法时频分辨性较好,而且具有较高的鲁棒性.     

空间进动目标动态散射特性的实验研究

研制了进动目标模型,构建了紧凑场微波暗室动态测量系统,通过暗室实验的方法研究了空间进动目标的动态散射特性,给出了若干典型条件下的全极化宽带测量结果。通过实验可以观察到目标进动引起的多普勒频移,证明了微波雷达对进动目标微多普勒的可观测性,同时观察到弹头常见结构引起的非理想点散射现象。实验结果的分析表明,该实验系统能够有效地揭示进动目标的目标特性和回波调制特性,从而为弹道中段目标的动态电磁散射特性、目标结构反演、运动参数提取和逆合成孔径雷达(ISAR)成像的研究奠定了基础,对于弹道中段目标识别的研究具有重要的意义。     

基于宽窄带微多普勒信息的进动目标特征提取

微动特征是弹道目标识别的重要特征之一。针对锥体目标模型,提出了一种基于宽窄带相结合的混合体制雷达网的微动参数提取方法。首先,在详细分析锥体目标等效散射中心微多普勒变化规律的基础上,利用微多普勒和差比实现了不同体制雷达回波中散射中心的匹配关联。其次,构建宽窄带微多普勒信息联合方程组,提取出锥体目标的进动角、底面半径、锥体高度等参数,并进一步对目标参数估计精度随曲线参数提取误差变化的关系做了比较研究。最后,仿真结果表明,在曲线参数提取值存在一定误差时,目标参数估计精度仍然较高。