三轴气浮台挠性航天器动力学模拟方法研究

本文研究利用气浮台上的动量轮执行机构,模拟卫星上挠性附件振动产生的干扰力矩的卫星物理仿真实验方法,以克服三轴气浮台不能直接安装挠性附件进行仿真的局限性.本实验方法通过设计一个跟踪控制器,令气浮台的姿态角速度跟踪挠性卫星参考动力学,并由动量轮产生控制力矩,该力矩即是实验模拟的挠性振动干扰力矩.理论和仿真研究表明:(1)本文提出的挠性干扰力矩模拟方法可以较好地模拟低阶挠性振动干扰力矩;(2)理论上当控制器的增益参数越大,系统能够模拟的干扰力矩频率就越大,但是由于测量噪声的影响,反馈增益不能选得过大;(3)本方法模拟的干扰力矩与真实干扰力矩存在一定的相位延迟,这是由于控制器和执行机构的固有延迟造成的.通过引入超前-滞后校正网络可以有效减小延迟的影响.     

基于气浮台的编队飞行地面试验建模与鲁棒控制器设计

为分析验证卫星编队飞行涉及的相对导航、制导与控制以及星间通信等问题,搭建了编队飞行的地面试验系统,采用了一块3m×4.5m的气浮平台和具有两个平动自由度和一个转动自由度的卫星仿真器分别来模拟低阻力的空间环境和编队飞行的卫星,相对导航采用了视觉相机和室内GPS两种方案,星间通信则通过蓝牙进行模拟。推导了描述仿真器间相对运动的包含参数不确定性的动力学模型,并基于此模型设计了带极点配置的鲁棒H∞控制算法,通过姿态同步和构型保持等仿真实验重点对编队飞行的相对导航、星间通信和相对状态控制进行分析验证,对实际的编队任务具有一定的参考和指导意义。     

浅谈压缩空气对测量机的影响

针对测量机的气浮导轨结构、结构材料性能及标尺系统特性,阐述所用压缩空气品质对测量机机体的影响。提出如何提供合格的压缩空气的注意事项,用以保证测量机的测量精度并延长其使用寿命。     

TC4钛合金气浮陀螺球轴承的离子氮化工艺研究

针对TC4钛合金气浮陀螺轴承离子氮化的要求,改进离子氮化炉的阴极结构,控制阴极托盘与防辉盘、阴极柱上端圆盘与间隙套、间隙套与阴极瓷管之间的间隙尺寸,使氮化过程中的气压、电压和电流密度均可在较大范围内调整,无内弧或击穿,辉光稳定,减小了瓷柱污染,氮化温度可≥900℃,使稍低于相变点则合金将有较佳综合性能;设计辅助工装,保证零件各部件的温差＜10℃;经确定检测方法,优选离子氮化气氛、氮化温度及温度升降速度,消除污染后获得的氮化零件色泽金黄;最大氮化深度~0.5mm;表面硬度＞Hm1000;球轴变形量＜+4~7μm;球碗变形量＜-15μm;研配后可达到设计要求,耐磨性能及抗咬合性能显著提高。     

利用气浮均化技术提高测量基准精度的研究

提出了利用气浮均化技术提高测量基准的设想,依照气体静压理论设计了300mm×400mm气浮测量板;并作了两种检测方法的对比检测试验。该技术提高了测量基准精度,消除了测量过程中的摩擦力,可极大地提高超精密工件的检测精度。     

大口径光学元件修复用精密二维运动装置的优化设计

为满足大口径光学元件精密修复用高精度二维运动装置的精度要求,利用ANSYS软件建立有限元模型,通过增加气浮支撑单元、肋板加强以及合理的减重处理,对龙门架中的承重板等薄弱环节进行优化设计。选取支撑气膜刚度作为变量,进行模态仿真,研究其对装置固有频率的影响。结果表明结构形变降低到14μm、最大应力9.15MPa远低于2Cr13的屈服极限、一阶固有频率提升至48.974Hz,即改善气浮支撑单元结构和供气参数,可使装置刚度有效增加。     

提高静压气浮陀螺加表K0、K1项精度的工艺研究

本文通过对影响静压气浮陀螺加表K0、K1项精度的因素分析,从加表及其重要组件的工作原理、结构特点、工艺过程等方面展开研究,总结出经过工艺试验及生产过程验证提高加表K0、K1项精度的关键技术,提高了加表验收合格率。     

直线电机气浮精密定位平台设计与控制

为了掌握光刻机工件台的设计和控制技术,建立了双边直线电机驱动的H型气浮精密定位平台,对该精密定位系统的气浮导轨设计方法、双边直线电机同步运动控制等关键技术进行了研究.利用有限元计算方法分析设计了气浮导轨,采用预加载技术提高气浮导轨的承载能力和刚度.实验结果表明:气浮导轨具有较高的承载能力和刚度, X和Y 导轨的竖直方向静刚度为276.9N/μm和333.3N/μm.H型工作台的双边直线电机需要高精度的同步运动控制,传统的串、并联同步控制不能满足精度要求,设计了基于同步速度偏差的改进型并联结构同步控制器,采用模糊控制实现PID参数的自适应整定.实验表明:采用改进的控制器将速度同步精度提高了3倍多,适合于具有强机械耦合的多电机同步运动控制.H直线电机气浮定位平台具有承载能力强(40kg)、精度高(<2μm)的优点,可用于精密工程领域.      

气浮支承式触针测量系统径向动态性能研究

触针表面形貌测量仪是生产科研中应用广泛的仪器,杠杆式触针由于其结构原因,在测量时会产生非线性误差,影响测量结果的精度.介绍了一种气浮触针式测量传感器,触针轴运动方向与位移测量方向一致,有效地避免了非线性误差;在研究中建立了气浮支承式触针测量系统的运动模型,分析了测量系统的动静态特性,研究了影响气浮支承径向动态性能的因素...     

气浮台在卫星控制系统仿真中的应用

本文叙述单轴和三轴气浮台仿真设备在卫星控制系统仿真中的应用,主要包括空间太阳望远镜高精度姿控系统单轴气浮台物理仿真试验研究、大型卫星平台单框架控制力矩陀螺(CGCMG)控制系统三轴气浮台物理仿真试验研究、东方红四号卫星控制系统全物理仿真试验.