【摘要】：隨著當(dāng)代航天技術(shù)的不斷進(jìn)步,太空望遠(yuǎn)鏡等有效載荷對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)提出了更高的指向精度要求。航天器上有效載荷的高精度定向一方面需要敏感器或指向設(shè)備具有更高的精度和靈敏度,而另一方面則需要搭載敏感器或指向設(shè)備的航天器平臺(tái)具有更高的定姿定向精度和控制穩(wěn)定度�，F(xiàn)階段,航天器上所應(yīng)用的敏感器已經(jīng)具備了很高的測(cè)量精度和靈敏度,而其所處的工作環(huán)境則成為影響其測(cè)量精度的主要因素,也就是說,其指向精度主要受搭載平臺(tái)的控制穩(wěn)定度的制約,因此,降低航天器所處環(huán)境的噪聲干擾對(duì)其的影響,保證航天器的姿態(tài)穩(wěn)定度已成為一個(gè)重要的研究課題。針對(duì)上述需求,人們將隔振技術(shù)應(yīng)用到航天器中,降低噪聲源的噪聲干擾,保證敏感元件工作環(huán)境的穩(wěn)定性,而其一般的工作原理是在航天器平臺(tái)上加入隔振機(jī)構(gòu),降低環(huán)境噪聲干擾,保證有效載荷的工作穩(wěn)定性。本文正是基于航天器上有效載荷的高精度指向需求,并在國外所提出的雙體衛(wèi)星無擾載荷平臺(tái)(Disturbance Free Payload,DFP)原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出了一種雙體衛(wèi)星地面試驗(yàn)系統(tǒng),并通過建立模型,模擬本模擬器正常運(yùn)行的工作環(huán)境,并進(jìn)行了隔振效率及指向精度改善效率的分析。本系統(tǒng)包含三個(gè)分系統(tǒng),分別是載荷平臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)、服務(wù)平臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)和隔振機(jī)構(gòu)。并針對(duì)三個(gè)分系統(tǒng),采用數(shù)學(xué)方法分別建立三個(gè)分系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,并根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn),確定了三個(gè)分系統(tǒng)控制策略,包括隔振機(jī)構(gòu)的電流環(huán)控制、載荷平臺(tái)模擬器的絕對(duì)位姿環(huán)控制和服務(wù)平臺(tái)模擬器的相對(duì)位姿環(huán)控制。同時(shí),分析了本試驗(yàn)系統(tǒng)在實(shí)際工作時(shí)所受到的外界干擾及其類型,在詳細(xì)考慮其所受干擾以及所處試驗(yàn)環(huán)境的前提下進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真。并通過載荷平臺(tái)與服務(wù)平臺(tái)在指向精度和振動(dòng)效率上的對(duì)比,得到本文所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)系統(tǒng)的隔振效能及指向精度改善效率。仿真結(jié)果表明,通過在地面模擬器上對(duì)雙體衛(wèi)星概念的應(yīng)用以及載荷平臺(tái)與服務(wù)平臺(tái)測(cè)量數(shù)據(jù)的對(duì)比,模擬器在指向精度和隔振效率上均取得很大的改善,從而驗(yàn)證了雙體衛(wèi)星概念對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)控制穩(wěn)定度的改善效果,也證明了這一概念在未來航天中的可行性。
[Abstract]:With the development of modern space technology, space telescopes and other payloads put forward higher pointing accuracy requirements for satellite platforms. High-precision orientation of payloads on spacecraft requires, on the one hand, higher precision and sensitivity from sensors or pointing devices. On the other hand, spacecraft platform with sensor or pointing equipment is required to have higher orientation accuracy and stability. At present, the sensors used on spacecraft already have very high measurement precision and sensitivity, and the working environment of the sensor has become the main factor affecting its measurement accuracy, that is to say, Its pointing accuracy is mainly restricted by the control stability of the platform on board. Therefore, it has become an important research topic to reduce the influence of noise interference in the environment of the spacecraft and ensure the attitude stability of the spacecraft. In view of the above requirements, the vibration isolation technology is applied to spacecraft to reduce the noise interference of the noise source and ensure the stability of the working environment of the sensitive components. The general principle of the vibration isolation technology is to add the vibration isolation mechanism to the spacecraft platform. Reduce the disturbance of environmental noise and ensure the stability of the payload. In this paper, based on the requirement of high precision pointing of payload on spacecraft, and on the basis of the principle of two-body satellite load-free platform (Disturbance Free Payload,DFP), a ground test system of two-body satellite is designed, which is based on the principle of two-body satellite load-free platform (Disturbance Free Payload,DFP) proposed by foreign countries. Through the establishment of the model, the working environment of the simulator is simulated, and the efficiency of vibration isolation and the improvement of pointing accuracy are analyzed. The system consists of three subsystems: load platform test system, service platform test system and vibration isolation mechanism. According to the practical experience of engineering, the control strategies of three subsystems are determined, including the current loop control of vibration isolation mechanism, and the dynamic models of three subsystems are established by means of mathematical method, and the dynamic models of three subsystems are established by means of mathematical method. Absolute position attitude loop control of load platform simulator and relative position attitude loop control of service platform simulator. At the same time, the external interference and the types of the system are analyzed, and the dynamic simulation is carried out on the premise of considering the interference and the test environment in detail. Through the comparison of pointing accuracy and vibration efficiency between load platform and service platform, the vibration isolation efficiency and pointing accuracy improvement efficiency of the test system designed in this paper are obtained. The simulation results show that the pointing accuracy and vibration isolation efficiency of the simulator are greatly improved by the application of the concept of two-body satellite on the ground simulator and the comparison of the measured data between the load platform and the service platform. It is proved that the concept of two-body satellite can improve the stability of satellite attitude control, and the feasibility of this concept in future spaceflight is also proved.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V416.8

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本文編號(hào)：2457731