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.     

Application of stress wave theory for pyroshock isolation at spacecraft-rocket interface

A large number of pyroshock devices are employed in spacecraft and rockets to realize stage separation and appendage deployment. Release of pyroshock devices induces high-level transient shock responses which tend to cause fatal damages in electronic equipment made of crystals and brittle materials. This paper aims to provide methods to isolate pyroshock and guarantee the safety of such equipment against high-frequency shocks. Firstly, stress wave transmission mechanism in stepped rods is investigated, upon which optimal area rate for shock isolation is achieved. Then, two spacecraft-rocket interface structures for pyroshock isolation, namely isolation hole and interim segment, are proposed. Both numerical simulations and experiments are carried out to validate the two shock isolation strategies. It is revealed that the interim segment structure shows better pyroshock isolation performance at the cost of increasing the weight of launching system whereas isolation hole is an optimal choice to reduce pyroshock response without causing weight increase.     

柔性航天器姿控执行机构微振动集中隔离与分散隔离对比研究

姿控执行机构高速旋转诱发的微振动会降低柔性航天器姿态稳定度。为实现高稳指向,文章研究了姿控执行机构的集中隔振与分散隔振技术。首先建立包含隔振器的柔性航天器姿态动力学模型;然后仿真研究航天器在作大角度机动和稳定控制两种工况下,姿控执行机构的两种隔振方案的性能,并进行了对比分析。研究结果表明:航天器进行大角度机动时,对于高刚度隔振器,两种隔振均具有稳定性,并且指向控制性能相似;对于低刚度隔振器,集中隔振较分散隔振容易失稳;在稳定控制工况下,对于高刚度隔振器和低刚度隔振器,两种隔振性能基本一致。     

带马尔科夫参数时滞容错控制系统稳定性分析

在主动容错控制系统 (AFTCS, Active Fault Tolerant Control System)中,故障检测与隔离(FDI,Fault Detection and Isolation)装置是核心部分,对系统故障诊断过程建模并研究其对整个系统的影响是十分重要的内容.考虑控制系统传感器到控制器之间由网络传输造成的常时滞,用两个马尔科夫随机过程分别描述系统的故障过程和故障诊断过程,建立多马尔科夫参数的系统模型;进而研究故障诊断装置对系统稳定性的影响,基于矩阵直积的方法,给出了不依赖延时的系统均方随机稳定的充分条件,为故障诊断方法的选择和评估提供了依据;最后给出了计算实例,根据稳定性条件,得出了在保持系统稳定的前提下,时滞、误检率和漏检率应满足的条件.      

扭转式SARIB隔振系统的建模与仿真

建立主减扭转式SARIB隔振系统的理论模型,并进行动特性分析,以对主减速器系统进行隔振手段 的拓展和分析方法的完善。依据Lagrange方法,得到平面扭转式SARIB系统的动 力学方程并进行求解。引入多体动力学分析方法,对空间扭转式SARIB系统进行 仿真分析,验证该隔振形式的有效性。以扭簧动力吸振器的形式代替常规SARIB系统中的悬臂式动力吸振器,可以降低系统对空间的需求,同时结构简单,降低了常规SARIB系统的复杂性,具有较好的易用性。     

陶瓷防热瓦用应变隔离垫的制备及性能

通过SEM等手段对以芳纶纤维为原料,采用针刺工艺制备的应变隔离垫的微观结构、力学、粘接和耐温性能进行表征与分析。结果表明：当针刺密度为35 针/cm²、材料密度为0.18 g/cm³时,材料具有很好的应变协调能力和力学性能,经200℃以下温度热处理,材料无明显变化,强度仍可达0.9 MPa。在风洞考核环境下,陶瓷瓦热防护组件最高表面温度1 500℃,风洞考核后,组件无开裂、松动现象,验证了应变隔离垫用于陶瓷瓦粘接的可靠性。     

A novel fault tolerant permanent magnet synchronous motor with improved optimal torque control for aerospace application

Improving fault tolerant performance of permanent magnet synchronous motor has always been the central issue of the electrically supplied actuator for aerospace application. In this paper, a novel fault tolerant permanent magnet synchronous motor is proposed, which is characterized by two stators and two rotors on the same shaft with a circumferential displacement of mechanical angle of 4.5. It helps to reduce the cogging torque. Each segment of the stator and the rotor can be considered as an 8-pole/10-slot five-phase permanent magnet synchronous motor with concentrated, single-layer and alternate teeth wound winding, which enhance the fault isolation capacity of the motor. Furthermore, the motor has high phase inductance to restrain the short-circuit current. In addition, an improved optimal torque control strategy is proposed to make the motor work well under the open-circuit fault and short-circuit fault conditions. Simulation and experiment results show that the proposed fault tolerant motor system has excellent fault tolerant capacity, which is able to operate continuously under the third open-circuit fault and second shortcircuit fault condition without system performance degradation, which was not available earlier.     

提高数控系统可靠性的解析余度研究

为提高航空发动机数字控制系统的可靠性，本文用解析余度技术，对系统传感器故障检测，隔离、调整的方法进行仿真研究，仿真系统中的发动机数学模型是用一系列小偏差线化模型去逼进某一实际发动机的试车数据而得到的，这里建立的传感器故障模型模拟各种故障的发生，设计分离的卡尔曼滤波器产生的残差秩序构造－决策函数，对故障进行检测及隔离调查。本文在ＭＡＴＬＡＢ语言环境，对可能发生的故障进行了仿真研究，所得结果说明，这种     

海上导管架平台结构隔振控制方案与减振效果分析

本文针对海上导管架平台结构的冰激振动问题提出了一种整体隔振方案，通过采用建筑抗震用叠层橡胶支座作为基础隔振元件，对以渤海的JZ20-2MUQ采油平台为基础而设计的1：25的模型试验平台进行数值仿真分析，模拟了模型平台采用隔振方案后的冰激振动响应。通过对隔振前后平台顶部层的振动位移和加速度的比较和分析，同时兼顾考虑了隔振层的最大相对位移，通过优化算法反过来为模型试验平台和隔振支座参数的设计提供理论指导。     

带孔件成形过程试验研究

本文采用坐标网目法对带孔件成形过程进行了试验研究。试验所获应变分布表明,带孔件在变形过程中存在拉深和翻边两种变形趋向性,在模具参数和工艺条件完全相同的情况下,其可能的变形趋势与孔的尺寸有关。本文的研究结果可为带孔件成形过程中的变形趋向性分析乃至变形过程控制提供理论依据。