近年來(lái),控制力矩陀螺逐漸廣泛應(yīng)用于航天器姿態(tài)控制中。為了減小動(dòng)量輪的高速旋轉(zhuǎn)引起的振動(dòng)對(duì)星體的影響,需要在控制力矩陀螺于航天器之間安裝隔振裝置。但是隔振裝置的引入對(duì)控制力矩陀螺內(nèi)部機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性造成了影響�；诖�,本文建立了柔性隔振機(jī)構(gòu)耦合作用下的控制力矩陀螺動(dòng)力學(xué)模型。本文通過(guò)歐拉角變換建立了陀螺內(nèi)部各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系,使用能量方法建立了陀螺內(nèi)部各結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性。并在Matlab中進(jìn)行了數(shù)值仿真與分析。通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)了隔振結(jié)構(gòu)對(duì)陀螺的輸出力矩產(chǎn)生了影響,在柔性支撐下的陀螺力矩存在明顯波動(dòng),且波動(dòng)范圍隨動(dòng)量輪轉(zhuǎn)速的增加而增加。同時(shí),柔性隔振機(jī)構(gòu)的引入還導(dǎo)致了干擾力矩的產(chǎn)生,該干擾力矩對(duì)控制力矩陀螺框架電機(jī)的控制存在較大影響。

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【部分圖文】：

圖1安裝有隔振結(jié)構(gòu)的CMG

CMG動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中涉及多部件的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，需要分別建立合適的坐標(biāo)系對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述．安裝在柔性隔振機(jī)構(gòu)上的CMG結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示．(1)建立星體坐標(biāo)系Oxsyszs，該坐標(biāo)系與星體和隔振機(jī)構(gòu)固連，隔振機(jī)構(gòu)所在平面為xz平面，垂直于xz平面，建立右手系為y軸．

圖2由星體坐標(biāo)系到底座坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

(2)建立底座坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系與底座固連，由于隔振機(jī)構(gòu)的柔性特性，該坐標(biāo)系由星體坐標(biāo)系經(jīng)過(guò)三次轉(zhuǎn)動(dòng)得到．三次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度分別為α，β，γ，轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖如圖2所示．由星體坐標(biāo)系向底座坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換分為三個(gè)過(guò)程，首先星體坐標(biāo)系Oxsyszs繞Oxs轉(zhuǎn)動(dòng)α角度后得到坐標(biāo)系Oxbybzb，坐標(biāo)....

圖3隔振機(jī)構(gòu)形變角位移

當(dāng)動(dòng)量輪轉(zhuǎn)速為4000rpm，框架轉(zhuǎn)速為10rpm時(shí)，通過(guò)計(jì)算所得隔振機(jī)構(gòu)三軸變形角度如圖3所示．如圖3所示，由于飛輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)與動(dòng)不平衡引發(fā)的振動(dòng)作用在隔振機(jī)構(gòu)上，引起隔振機(jī)構(gòu)的變形．由于該隔振結(jié)構(gòu)在x軸與z軸方向上的剛度較小為3250N·m/rad，在y軸方向上剛度較大為....

圖4動(dòng)量輪在質(zhì)心處力矩

由于隔振機(jī)構(gòu)的變形產(chǎn)生的角位移導(dǎo)致動(dòng)量輪在原有轉(zhuǎn)動(dòng)與框架轉(zhuǎn)動(dòng)基礎(chǔ)上疊加了角速度，該角速度的存在對(duì)飛輪的力矩輸出特性產(chǎn)生的較大的影響．疊加有隔振機(jī)構(gòu)變形角位移的動(dòng)量輪輸出力矩情況如圖4所示．目標(biāo)輸出力矩Tgx在原有1.1N·m力矩基礎(chǔ)上產(chǎn)生了幅值為0.36N·m的力矩波動(dòng)．在目標(biāo)....

本文編號(hào)：3965464