本文選題：衛(wèi)星 + SADA　； 參考：《山東大學》2016年碩士論文

【摘要】：為了檢測衛(wèi)星部件性能,在衛(wèi)星發(fā)射升空之前必須要進行大量地面建模和模擬試驗,其中建模過程包括數(shù)學建模和物理建模。其中物理建模包括整體和部分兩類。部分建模是模擬衛(wèi)星上的某一部件,在地面環(huán)境下進行研究。如衛(wèi)星的太陽能帆板(SA)及相關(guān)組件。因為太陽能帆板一般為衛(wèi)星上最大的撓性結(jié)構(gòu),容易發(fā)生振動。這種振動在沒有空氣阻尼的太空環(huán)境下一旦被激起很難衰減,會給衛(wèi)星的運行甚至安全帶來不可預料的后果。因此有必要在地面上對可能引起太陽能帆板振動的各類因素進行試驗研究,本文著眼于太陽能帆板的驅(qū)動機構(gòu)(SADA)速率穩(wěn)定性可能導致的振動,開發(fā)了一整套地面模擬設(shè)備進行仿真試驗。首先,論文深入分析了衛(wèi)星太陽能帆板驅(qū)動機構(gòu)的工作原理,驅(qū)動機構(gòu)若轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,在驅(qū)動太陽能帆板進行方位調(diào)整時會帶來速度的突變,進而導致振動。而地面模擬研究最關(guān)鍵的是要盡可能真實地模擬出衛(wèi)星失重環(huán)境,如零重力。模擬零重力主要方式有兩種：吊掛和氣浮,其中吊掛會額外帶來較大的摩擦力和附加力矩,適用于某些靜止或小范圍運動環(huán)境下的模擬,相比而言氣浮系統(tǒng)的使用更加廣泛,研究也更加深入。在此基礎(chǔ)上提出了基于單軸氣浮系統(tǒng)的測試臺方案,使用多維力傳感器,加速度傳感器來完成運轉(zhuǎn)時震動數(shù)據(jù)的測量,數(shù)據(jù)采集裝置使用美國國家儀器公司基于FPGA的可編程智能采集卡。其次,對測試設(shè)備的硬件系統(tǒng)進行了設(shè)計,設(shè)備需要具有通用性,不同型號的驅(qū)動機構(gòu)均可以進行試驗；同時也需要模擬出不同類型的太陽能帆板所具有的轉(zhuǎn)動慣量和頻率,因此在整套設(shè)備進行加工制造之前進行了理論模型模擬,包括三維軟件內(nèi)部參數(shù)設(shè)計和分析以及有限元分析等,以保證關(guān)鍵參數(shù)滿足實際要求。然后,對測試系統(tǒng)的軟件模塊進行了詳細設(shè)計和深入研究,使用LabVIEW語言實現(xiàn)基于高性能FPGA的信號采集模塊設(shè)計,開發(fā)了具有底層FPGA和上位機通訊接口的軟件系統(tǒng),使得上位機具有數(shù)據(jù)處理,波形分析,顯示和保存等功能。最后,對整體系統(tǒng)進行調(diào)試和試驗,對于采集到的信號數(shù)據(jù)進行濾波,頻域分析等算法,分析試驗數(shù)據(jù),對研制的測試系統(tǒng)進行功能性驗證。
[Abstract]:In order to test the performance of satellite components, a large number of ground modeling and simulation experiments must be carried out before the launch of the satellite. The modeling process includes mathematical modeling and physical modeling. There are two kinds of physical modeling: whole and part. Partial modeling is to simulate a component of a satellite and study it in the ground environment. Such as satellite solar panels (SA) and related components. Because solar panels are generally the largest flexible structure on the satellite, they are prone to vibration. It is difficult to attenuate this vibration once it is aroused in the space environment without air damping, which will bring unpredictable consequences to the operation and even safety of the satellite. Therefore, it is necessary to study the various factors that may cause the vibration of solar panels on the ground. This paper focuses on the vibration caused by the speed stability of the driving mechanism (SADA) of the solar panels. A set of ground simulation equipment was developed for simulation test. Firstly, the working principle of the satellite solar panel driving mechanism is deeply analyzed. If the speed of the driving mechanism is unstable, it will bring the sudden change of the speed when driving the solar panel to adjust its azimuth, and then cause the vibration. The key to ground simulation is to simulate the satellite weightlessness environment as truthfully as possible, such as zero gravity. There are two main ways to simulate zero gravity: hanging and air floatation, in which hanging will bring extra friction and additional torque. It is suitable for simulation in some static or small motion environments, and the air floating system is more widely used. The research is also deeper. On the basis of this, a test table scheme based on uniaxial air flotation system is put forward, which uses multi-dimension force sensor and acceleration sensor to measure vibration data during operation. The data acquisition device uses a programmable intelligent acquisition card based on FPGA. Secondly, the hardware system of the test equipment is designed, the equipment needs to be universal, different types of driving mechanism can be tested, and the moment of inertia and frequency of different types of solar panels should be simulated. Therefore, theoretical model simulation is carried out before the whole equipment is processed and manufactured, including the design and analysis of internal parameters of 3D software and finite element analysis, so as to ensure that the key parameters meet the practical requirements. Then, the software module of the test system is designed and studied in detail. The signal acquisition module based on high performance FPGA is designed with LabVIEW language, and the software system with the communication interface between the bottom FPGA and the host computer is developed. The host computer has the functions of data processing, waveform analysis, display and storage. Finally, the whole system is debugged and tested, and the collected signal data are filtered, frequency domain analysis algorithm is used to analyze the test data, and the function of the developed test system is verified.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V416.8;V442

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本文編號：2079910