控制力矩陀螺框架谐波减速驱动系统建模与仿真

摘要： 控制力矩陀螺是航天器姿态控制系统的重要执行机构,它具有输出力矩大、速度响应快、功率消耗低、寿命长等优点,可以完成高速率的姿态机动控制.综合考虑谐波减速器的齿隙模型、非线性刚度、减速器效率等因素,对CMG框架驱动组件用谐波减速器进行精细建模.针对低速下谐波减速器的刚度较低、传动误差较大这一缺陷,建立考虑传动误差的减速器模型;与传统的不考虑传动误差的模型相比可更准确地描述谐波减速器在低速下的输出速度曲线.根据建立的CMG框架驱动系统模型,在低速下采用PID闭环控制对输出转速误差进行抑制,使输出转速误差降低了50%以上.最后分析其对谐波减速器刚度和阻尼对框架系统性能的影响.     

三角带较大功率增速传动的可行性研究

三角带传动具有结构简单，制造维修方便，过载保护等优点，一般用来实现减速传动，只有当传送的功率较小时，才用来实现增速传动，在工程实际应用中，常常遇到功率较大时需要传送较大功率时，能否利用三角带实现增速传动的问题，然后介绍了三角带增速传动的功率损失以及普通三角带和特种三角带的区别。在此基础上提出利用特种三角带实现较大功率增速传动的可行性，最后阐述了三角带增速传动的计算准则及步骤，对较大。     

基于谐波传动的星间链路天线驱动机构设计研究

星间链路天线驱动机构(GDA)具有长寿命、大驱动力矩、高精度指向和适应复杂空间环境的任务要求.谐波传动具有减速比大、承载能力大、传动精度高等优点,在航天、航空等多个领域广泛应用.分析了主要设计约束,比较了三种双轴构型的优缺点,给出了基于谐波传动的GDA单轴驱动器的结构框图,对电机、谐波减速器、测角传感器的选择以及机电热接口的设计要点进行了分析,论述了紧凑而轻量化的结构布局、长寿命润滑、高精度指向等关键技术,介绍了长寿命和高精度捕获跟踪性能的验证试验方案.     

电动舵机减速器传动特性误差分析与补偿研究

在电动舵机减速器的传动特性测试实验中,由于机械安装,轴承摩擦和电机驱动器非线性等原因造成的测量误差会折算到传动比测量误差中并降低精度。本文以减速器为研究对象,通过动力学方程建立了该系统的数学模型,通过理论分析将机械安装与轴承摩擦作为已知的系统误差,提出一种根据仿真结果获得补偿量,对实测数据进行预处理从而提高传动比测量精度的新方法。计算结果说明此方法能在一定程度上补偿电机驱动器非线性带来的测量误差。     

光栅式传动链误差测量系统的不确定度分析

为了进一步改善传动链误差测量系统的性能，以谐波减速器为被测对象，通过推导测量系统不确定度评定的一般方法，找出了测量系统的各个不确定度分量；通过分析系统中A类和B类不确定度，阐述了各个不确定度分量对整个测试系统的影响，提出了减少不确定度的相关措施，为优化传动误差测量系统的测量提供了指导。     

偏置功率匹配器在微波小功率校准系统8mm频段应用

为了提高8mm微波小功率敏感器的校准准确度,利用原有的SYSTEMⅡ微波小功率标准系统,通过研制偏置功率匹配器,在8mm频段构建了新型波导小功率敏感器校准系统。本文详细叙述了偏置功率匹配器的设计及其工作原理,该系统具有操作方便、性能稳定等优点,可实现对8mm波导小功率敏感器的准确校准。     

一种谐波减速器不对中误差分析方法

在空间环境中运行的星载天线转动单元中的谐波减速器产生的不对中故障信号故障特征难以提取,针对此问题提出了一种优化变分模态分解的故障诊断方法,这种方法基于鲸鱼优化算法(WOA)和Teager能量算子(TEO)包络解调。首先,由于包络熵对故障信号特征非常敏感,故采用包络熵作为适应度函数,同时其也是鲸鱼优化算法的目标函数。其次,WOA具有操作简单、调整参数少、跳出局部最优能力强等诸多优点,故使用WOA对变分模态分解(VMD)进行优化,构建优化算法。最后,使用Teager能量算子对本征模态分量(IMFC)进行处理。所提出的方法用于分析谐波减速器输入、输出轴两端收集的实验信号。通过与传统的快速傅里叶变换方法进行对比结果表明,所提出的方法提高了分解效率,在分解参数的原则和故障信号提取精度方面具有良好的性能,误差不超过2%,能够实现谐波减速器不对中故障信号的精确诊断,具有一定的研究意义与工程实用价值。     

微波下介质的介电损耗测试与误差分析

本文介绍了一种改进的E010柱形谐振腔近似法测试微波铁氧体材料复介电常数的测试系统。由于在系统中采用了谐波混频和锁相技术,抑制了微波源的寄生调频,消除了稳态的剩余频差,而使源的频率稳定度达1×10~(-8)/小时。同时,在系统中利用双通道零示法克服了微波源输出辐度不稳定对测试的影响。测试精度提高了近十倍。本文还对测试系统做了较详细的误差分析,并给出了误差公式和实验的测试数据。当测试灵敏度为tanδε≈5×10~(-4)时,其精度优于±3％。     

Turbo码最优周期交织器

从码字重量分布的角度分析了影响Turbo码性能的原因,介绍了Turbo码最优周期交织器的概念,然后基于这一概念,为Turbo码提供了一个新的交织器设计方法, 并对采用这种交织器的Turbo码的性能进行仿真.与几种常用的交织器相比,这样的交织器使Turbo码的性能有了很大改善,这种改善在高信噪比的环境中更为明显.最优周期交织器的应用对于实际的Turbo码交织器设计有重要的意义,对于提高移动通信系统的性能有重要价值.     

"神舟"号飞船帆板驱动系统堵转校核

利用简化模型分析了太阳帆板驱动系统产生堵转现象的原因.用牛顿-欧拉法和拉格朗日方法建立了"神舟"号帆板的动力学模型,用模态截断方法对方程进行了化简.在对"神舟"号飞船帆板进行堵转校核时考虑了驱动系统的回差和谐波减速器的单向传递特性,分析了驱动力矩和驱动频率对系统堵转现象的影响.     

考虑传感器倍频干扰的磁轴承自动平衡控制

传感器倍频干扰信号与控制系统相互影响,容易引发磁轴承转子微振动。为了抑制高转速下传感器倍频干扰导致的磁轴承微振动,本文首先建立考虑传感器倍频干扰的磁轴承控制系统模型,分析位移传感器谐波与控制系统微振动的内在机理,然后提出一种基于多频自适应陷波器的磁轴承自动平衡控制方法,消除或抑制轴承的同频或倍频反作用力,使传感器谐波扰动产生的电磁力得到衰减。仿真结果表明,在转速30000(r/min)时,采用该自动平衡控制方法后,与传感器谐波干扰相关的振动力得到一定抑制。     

带有偏心轮的锁钩式结构锁运动性能和力分析

锁钩式结构锁因动作速度快和误差补偿能力好而广泛应用于空间对接装置中。文章对两航天器空间对接正常拉紧过程中带有偏心轮的锁钩式结构锁进行了受力分析 :分析了对接框下端面粗糙度对结构锁拉紧力的影响 ;针对“仅一组钢索传动”的故障情况 ,进行了结构锁的力学计算 ;提出了改善结构锁啮合性能的方法———增大主动钩特征点的 y坐标值 ,尽可能减小偏心轮偏心距。导出了主动钩啮合面法线与对接框平面法线的夹角计算公式以及结构锁法向载荷在啮合间隙误差影响下的计算公式 ,为设计提供依据     

声重波在垂直切变风场中的传播与演变

本文根据时空变化风场中声重波演变的基本方程,详细讨论了声重波的基本参量在垂直切变风场中的变化方式。结果表明,沿群路径上波长、相速和传播方向的变化取决于风场的垂直结构以及波风之间的相对方位。声重波扰动动能的变化与波空间尺度的变化存在一定的关系。对于上行重力波分支,波包动能的增加伴随着波长变长,波包动能减小伴随着波长变短;对于上行的声波分支,情况则相反。文中还讨论了常定的声重波波列在垂直切变风场中的传播问题,分析表明,声重波能量密度增加伴随着本征频率减小,能量密度减小伴随着本征频率增加。      

极光带电急流产生声重波的效率

对大气中声重波的产生源的效率作了分析计算。结果显示,不同源的效率相差很大,而且还随频率、离原的距离和方向,以及不同的波动参量而变。对于极光带电急流产生声重波的源,即洛伦兹力和焦耳加热两个源来说,产生近场声重波的效率以洛伦兹为高、对于沿极光带电急流平面的运场区声重波而言,焦耳加热的效率高得多。但对垂直于极为带电流平面的速度波动则洛伦兹力的产生效率高得多;对于沿极光带电急流平面的法向的远场区内的所有声重波参量而言,洛地兹力的产生效率高得多。      

用于失真仪检定的典型函数

本文分析了单谐波失真度计量的局限性,提出了用典型函数(三角波,方波和锯齿波)检定失真仪的多谐波方案,求解了有关的问题。典型函数具有精确的失真度,和它们各自对应的失真度相比,典型函数的频谱组成比目前的标准失真源更合理,适于失真仪大中量程的检定,对失真仪频率响应的检定,更有其独到之处。本文求解了典型函数失真度的波形误差。以便于平均值失真仪检定。最后,本文对国外各种失真仪检定方案作了述评,分析了其可用程度。     

星敏感器导航星表建立

导航星表是星敏感器系统用来实现恒星星图识别和姿态确定的唯一依据,它的容量、内容、存储读取方式对于完成星敏感器功能和性能指标都极为重要．通过分析恒星在视场中的分布规律,建立起星表的完备性和冗余性与星敏感器视场内导航星的数量之间的关系,确定了导航星数量,提出了筛选导航星的原则和方法,为了实现星表的快速搜索,对导航星表的组织形式进行了详细讨论．构造一个由2510颗0～6等导航星组成的导航星表,满足了星敏感器星图识别和姿态确定的需求．     

单级入轨运载器推进系统方案分析

选择了九种双组元和三组元发动机系统方案,计算了各种方案发动机的性能和质量。当单级入轨运载器主推进系统由这些发动机组成时,计算和分析了推进系统的组成方式对运载器干质量的影响。计算结果表明,当推进系统全部由三组元发动机组成时,运载器干质量最小。     

太阳风中的Alfven波耗散与电子和质子温度分布问题

根据动力论Alfven波耗散机制,详细计算了动力论Alfven波衰减的能量分配给质子和电子的比率.初步解释了高速太阳风中质子温度比电子温度高的事实,定性说明了r＜10R_s时电子快速冷却的原因.      

X-33出师未捷身先死

2001年3月1日,美国航宇局向外界正式宣布了不再继续向X-33和X-34计划拨款的消息。至此,美国于5年前提出的单级入轨可重复使用运载器研制计划最终流产。据称,美国航宇局与洛克希德·马丁公司共同签署的X-33计划合作协议将于3月底到期,而X-34计划也已在3月2日结束。 美国航宇局表示,取消X-33计划和X-34计划的原因是:在过去几年里X系列验证机计划并没有给美国的航天运输技术的发展带来巨大的益