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单框架控制力矩陀螺方案论证与太阳帆板平面度测量系统研制

专 业: 精密仪器及机械
关键词: 控制力矩陀螺 构形 控制律 太阳帆板 平面度 测量系统
分类号: V441
形 态: 共 118 页 约 77,290 个字 约 3.697 M内容
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内容摘要


该研究报告的内容分为单框架控制力矩陀螺SGCMG研制方案论证和太阳帆板平面渡 测量系统研制两个部分。

首先对空间站SGCMG的发展状况进行了综述,然后对SGCMG系统的构形及控制律进行研究。

通过分析窨站发展的历史和两头及未来发展趋势,并结合中国的技术水平,提出了中国空间站姿态控制执行机构应采用的总体方案以及所应采用的控制力矩陀螺类型。

分别应用三种不同的方法,对4-SGCMG、5-SGCMG和6-SGCMG系统构形的动量效益、构 形效率、奇异性及综合设计选择系数进行了分析比较,得出6-SGCMG系统的五棱锥构形是最 佳构形的结果。

并对SGCMG系统的最优控制律和框架伺服系统的控制律进行了研究。

根据863计划对SGCMG的指标要求,进行了SGCMG的分析和设计,重点对SGCMG总体优化设计、SGCMG结构等强度优化设计、驱动电机及控制系统设计和长寿命支承系统等几项关键技术进行了研究,并提出了相应的技术措施。

采用斜光学三角形测量结构和基于虚拟精密测量基准的太阳帆板平面度无接触测量系统。

提出斜光学三角形测量结构,使得测量系统的测量面积和分辨率大大提高,从而实现了对大面积平面平面度的高精度无接触测量。

提出虚拟精密基准的建模与误差补偿技术,解决了在非精密基准上实现精密测量这一难题,使得所研制的测量系统利用现有平台可实现对太阳帆板平面度的高精度测量。

对测量光斑位置估值精度与光斑图象尺寸大小和能量分布之间的定量关系进行了分析,为激光光斑的优化设计提供了理论依据……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 空间站姿态控制系统执行机构及CMG发展概述
1.1前言
1.2空间飞行器姿态控制系统的执行机构
1.2.1空间飞行器姿态控制系统执行机构分类
1.2.2飞轮执行机构-角动量交换装置
1.2.3控制力矩陀螺
1.3空间站姿态控制系统执行机构的发展状况
1.3.1前苏联“礼炮号”系列空间站1971年
1.3.2美国“天空实验室”1973年
1.3.3前苏联“和平号”空间站1986年
1.3.4美、俄等16国的国际空间站1998年
1.3.5我国空间站姿态控制系统执行机构的方案选择
1.4 CMG发展状况
1.4.1 CMG的研制生产发展基本概况
1.4.2 CMG群的构形方式及构形奇异问题和控制律研究
1.4.3 DGCMG和SGCMG硬件研究
1.5主要研究内容
第二章 空间站SGCMG群的构形分析及控制律研究
2.1前言
2.2单框架控制力矩陀螺群的力矩方程
2.3构形分析和构形选择的动量效益分析法
2.3.1陀螺群构形的最大动量效益
2.3.2 4-SGCMG系统分析
2.3.3 5-SGCMG系统分析
2.3.4 6-SGCMG系统分析
2.3.5结论
2.4陀螺群构形效率和奇异面复杂度分析法
2.4.1陀螺群构形效率和奇异面复杂度
2.4.2 4-SGCMG系统分析
2.4.3 5-SGCMG系统
2.4.4 6-SGCMG系统
2.4.5分析结论
2.5陀螺群构形的关键因素综合系数分析法
2.5.1 CMG构形的基本特点分析
2.5.2 CMG构形的综合系数法选择准则
2.5.3结论
2.6 SGCMG群的构形奇异
2.7 SGCMG五棱锥构形的最优伪逆控制律研究
2.7.1前言
2.7.2 SGCMG群力矩方程的伪逆解与最优伪逆控制律
2.8 SGCMG的高精度框架速率控制
2.8.1框架速率控制律
2.8.2框架摩擦的影响
2.8.3结构柔性挠性的影响
2.8.4结论
2.9小结
第三章 SGCMG的分析与设计
3.1前言
3.2单框架控制力矩陀螺的总体设计
3.2.1 CMG最优设计方法
3.2.2 CMG综合能力设计
3.2.3 CMG参数化设计
3.2.4 SGCMG总体初步设计
3.3 单框架控制力矩陀螺 的结构分析与设计
3.3.1前言
3.3.2等强度转子的设计要素
3.3.3陀螺转子的不平衡力与减振设计
3.3.4转子构件的材料选择
3.3.5陀螺转子的热分析
3.3.6陀螺转子的初步设计参数
3.3.7控制力矩陀螺的整体结构方法的粗略设计
3.3.8SGCMG转结构设计图
3.4 SGCMG的驱动电机及控制系统设计与可行性分析
3.4.1自旋马达及锁相稳速系统
3.4.2力矩器及位置控制系统
3.5长寿命SGCMG支承系统的可行性分析
3.5.1目前国内研究状况及主要问题
3.5.2支承系统的总体要求
3.5.3机械轴承支承系统设计方案
3.5.4方案的评估与预测
3.5.5磁悬浮支承系统电磁轴承
3.6磁悬浮自旋轴承系统
3.6.1电磁轴承技术研究状况
3.6.2电磁轴承转子系统的结构
3.6.3电磁轴承工作原理及数学模型
3.6.4电磁轴承的控制
3.6.5电磁轴承功率放大器
3.6.6降低电磁轴承功耗的措施
3.6.7电磁轴承可靠性分析
3.7小结
第四章 结论
第二部分 太阳帆板平面度测量系统研制
第一章 太阳帆板平面度测量系统研究
1.1前言
1.2系统的设计思想和总体研究思路
1.3基于斜光学三角形测量结构的系统测量原理
1.4虚拟精密测量基准的建立与误差补偿
1.5测量光斑尺寸优化及性能分析
1.6测量结果及结论
第二章 系统的测试方法与测试结果
2.1前言
2.2测试目的与内容
2.3测试方案
2.4测试结果
2.5测试结论
第三章 总结
参考文献
研究工作简历

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中图分类: > V441 > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制 > 仪表

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