本文選題：微振動(dòng)　切入點(diǎn)：飛輪　出處：《中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所》2017年博士論文

【摘要】：隨著遙感衛(wèi)星分辨率指標(biāo)的不斷提升,為確保相機(jī)高質(zhì)量成像,需要衛(wèi)星具有較高的指向精度和穩(wěn)定性。一般飛行器都具有微小型擾動(dòng)源,主要由于衛(wèi)星平臺(tái)上的轉(zhuǎn)動(dòng)部件(如飛輪、力矩陀螺)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)、大規(guī)�？梢圆倏v的部件驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件產(chǎn)生步進(jìn)運(yùn)動(dòng)、軌道變化姿態(tài)調(diào)整時(shí)期推進(jìn)器打火沖擊、大型有一定柔度的機(jī)械結(jié)構(gòu)由于飛進(jìn)或飛出黑影產(chǎn)生冷熱變化等從而誘發(fā)微振動(dòng)。微振動(dòng)動(dòng)力學(xué)特征表現(xiàn)為振幅小、頻率高,對(duì)大多數(shù)飛行器的運(yùn)行不造成顯著破壞或影響,在實(shí)際工程中一般不考慮;但對(duì)高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星,微振動(dòng)對(duì)其光學(xué)載荷指向精度、姿態(tài)平穩(wěn)度及分辨率等關(guān)鍵功能要素將會(huì)產(chǎn)生較大影響。因此,微振動(dòng)逐漸受到重視并被提上研究日程。高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星在軌時(shí)所處的微振動(dòng)動(dòng)力學(xué)環(huán)境很復(fù)雜且難以在地面實(shí)現(xiàn),再加上姿態(tài)控制系統(tǒng)很難做到對(duì)微振動(dòng)的測(cè)量和控制,因此在工程應(yīng)用中僅能開展一定條件下的地面實(shí)驗(yàn),通常是采用地面上限定條件下的實(shí)驗(yàn)?zāi)M飛行器在太空中的環(huán)境條件�；蛘咄ㄟ^相關(guān)數(shù)理建模和數(shù)值分析方法對(duì)微振動(dòng)位移、加速度幅值及頻率分布進(jìn)行研究,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)微振動(dòng)的測(cè)評(píng)、限制或隔離。本文以某高分辨率遙感衛(wèi)星為研究對(duì)象,針對(duì)衛(wèi)星上飛輪產(chǎn)生的微振動(dòng)對(duì)相機(jī)拍攝的圖像質(zhì)量的作用進(jìn)行討論,通過對(duì)不同工況下相機(jī)的成像情況和關(guān)鍵性能指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行探討,分析了飛輪微振動(dòng)、衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、相機(jī)光機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和成像質(zhì)量的關(guān)系,可以作為衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參考,也為更好的調(diào)整衛(wèi)星阻尼和優(yōu)化相機(jī)結(jié)構(gòu)提供技術(shù)支撐。本論文主要從下面幾個(gè)要素進(jìn)行討論:1.研究了影響圖像質(zhì)量的主要因素和像質(zhì)評(píng)價(jià)方法,選擇了采用調(diào)制傳遞函數(shù)(modulate transfer function,MTF)作為客觀評(píng)價(jià)像質(zhì)的指標(biāo)方案。探討了衛(wèi)星微振動(dòng)與相機(jī)MTF的關(guān)系。2.建立了微振動(dòng)源的數(shù)學(xué)模型,通過集成建模的方法開展了飛輪微振動(dòng)對(duì)相機(jī)MTF的影響分析。將飛輪的擾動(dòng)視作簡(jiǎn)諧振動(dòng),采用光線追跡法,仿真分別得到了6個(gè)方向的力和力矩對(duì)相機(jī)MTF的影響。3.開展了飛輪微振動(dòng)作用下次鏡角位移的測(cè)量試驗(yàn),在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并優(yōu)化了橡膠減振器。通過對(duì)比采用相同的飛輪微振動(dòng)擾動(dòng)和是否采用橡膠減振器兩種不同工況下的相機(jī)參數(shù)變化,得到了微振動(dòng)對(duì)次鏡角位移影響的測(cè)試數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行了分析,結(jié)果表明了無減振器下飛輪微振動(dòng)對(duì)角位移具有較大影響,同時(shí)證明了設(shè)計(jì)的橡膠減振器具有良好的減振效果。。4.搭建了微振動(dòng)對(duì)整星成像影響測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),模擬了衛(wèi)星在軌情況下飛輪擾動(dòng)對(duì)相機(jī)成像元件影響的物理過程,定量測(cè)得了飛輪擾動(dòng)對(duì)成像質(zhì)量的真實(shí)影響,并與集成建模仿真分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了采用光線追擊的集成建模方法的正確性和合理性。
[Abstract]:This paper discusses the relationship between micro - vibration , satellite structure , camera ' s structure stability and imaging quality . 4 . The experiment platform for the influence of the micro - vibration on the imaging element of the camera is set up , the physical process of the flywheel disturbance on the imaging element of the camera is simulated , the real influence of the flywheel disturbance on the imaging quality is quantitatively measured , and compared with the result of the integrated modeling simulation analysis , the correctness and rationality of the integrated modeling method using ray tracing are verified .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：V445.8

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本文編號(hào)：1695492