光学遥感卫星微振动半主动隔振技术研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xigua871030
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着航天遥感信息在灾害控制、环境检测、军事领域以及科学研究等应用中的不断深入,遥感卫星技术正经历着前所未有的发展。光学遥感卫星在轨运行过程中,飞轮作为保障卫星姿态控制的重要执行部件,在其正常工作时会产生幅值小、频带宽的扰振力和力矩。这些扰振力和力矩虽然不会造成结构上的破坏,但可能会使敏感光学元件相对位置精度降低,影响成像质量,严重时甚至会使图像模糊、退化、变形。因此,针对飞轮微振动问题开展深入研究十分必要。本文依托于“吉林一号”卫星星座中某甚高分辨光学遥感卫星,开展针对微振动的半主动隔振技术研究,主要工作概括如下:首先设计研究了一种圆形单通道磁流变阻尼器,开展了理论建模研究和试验研究。基于磁流变液材料的本构特性以及动力学相关理论,建立圆形单通道磁流变阻尼器的理论模型,设计磁流变阻尼器结构构型与结构参数,开展试验对理论模型的准确性进行验证。通过对比数值计算结果与试验结果,证明本文建立的理论模型较为准确,且该种结构形式的磁流变阻尼器适用于卫星微振动半主动隔振技术的应用。然后建立以磁流变阻尼器为隔振单元的Stewart隔振平台的运动学与动力学模型,并对平台理论模型的准确性进行了分析和验证。在光学遥感卫星星载应用的场景下,采用多刚体旋转坐标法建立了Stewart隔振平台的运动学模型以及使用Newton-Euler方法建立Stewart隔振平台动力学模型,对平台位姿运动特性、动力学传递特性进行了详细分析,明确了输入扰振和输出响应之间的关系,为半主动控制策略设计提供参考。接着设计半主动控制策略,基于Stewart隔振平台的特性,将多输入多输出转化为单输入单输出问题,结合最优控制和模糊控制的控制算法,设计半主动隔振策略,并进行单自由度的磁流变阻尼器半主动控制试验,对在半主动闭环控制下的磁流变阻尼器对振动衰减特性进行了测试,在隔振单元层面上,验证了控制算法的抑制效果。最后研究半主动隔振平台星载环境下的集成建模与性能评估。针对半主动隔振技术在星载环境下的力学特性开展集成建模研究,提出了一种时域全闭环集成分析方法。该方法集成了振源子系统、结构子系统、姿控子系统与光学子系统模型,整体模型以地面上注卫星调整姿态指令作为输入,以卫星光学性能指标响应的时频域信息作为输出,同时得到时域和频域上的仿真分析结果,地面试验验证该集成建模方法可以较为准确地分析微振动问题,并利用该模型评估半主动隔振技术对微振动的抑制效果,仿真结果表明本文所研究的半主动隔振技术可以较好地对光学遥感卫星飞轮微振动问题进行抑制和衰减。
其他文献
生态位分化如何驱动物种形成这一科学问题将物种多样性与环境适应性二者紧密地联系在一起,是生态学与进化生物学的核心问题之一。东亚亚热带山地既是森林树种的博物馆也是其摇篮,然而我们对第三纪以来的气候改变和生态转变如何驱动该地区森林关键类群的物种形成和适应性进化还知之甚少。第三纪孑遗植物枫香树和缺萼枫香树是分布于我国亚热带山地的重要经济林树种,二者为姐妹类群,分布于不同植被类型,呈海拔替代分布,生态位分化
学位
磷在植物生长和发育中发挥重要的作用。土壤中的磷大部分呈固定态无法直接供植物利用,缺磷已成为限制作物产量的重要因素。在分子水平理解和阐明参与植物磷稳态调控的成员及其作用机制,是作物磷高效利用分子设计育种的基础。液泡储存了植物细胞绝大多数的磷,对于平衡胞内磷稳态具有重要作用。实验室前期研究表明,OsSPX-MFS蛋白家族的三个成员OsSPX-MFS1、OsSPX-MFS2和OsSPX-MFS3均为水稻
学位
细胞色素c(cytc)是一类血红素蛋白,几乎存在于所有生命中,主要作为电子载体或末端还原酶参与细胞的能量代谢过程如呼吸作用。与高等真核生物相比,细菌通常拥有多种细胞色素c以支持它们呼吸各类非氧电子受体,这对于它们在自然界复杂环境中的生存至关重要。以呼吸多样性闻名的希瓦氏菌(Shewanella)属无疑是其中最著名的代表,其研究模式菌株奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)编码
学位
中国亚热带地区是世界生物多样性热点地区之一。该地区既是植物的“博物馆”也是其“摇篮”,但人们对地质历史时期的气候震荡和复杂的地质地貌如何驱动该地区植物多样性形成还知之甚少。选择合适的研究对象,开展系统发育学、亲缘地理学和景观遗传学的整合研究,将为深入理解该地区植物多样性格局的形成机制提供新的见解。紫藤(Wisteria sinensis(Sims)DC.)隶属于豆科(Fabaceae)紫藤属(Wi
学位
微生物是地球上最古老、分布最广、多样性最丰富的生命形式之一。它们虽然个体微小难辨,但却在陆地和海洋生态系统物质循环和能量流动过程中发挥着重要作用。自然环境中,微生物个体很少单独存在,而是彼此聚集在一起形成庞大且高度动态的群落;它们通过细胞间不断的物质、能量和信息交流,相互作用形成错综复杂的生态网络,这些复杂的网络对于理解生态系统的结构和功能至关重要。然而,受限于自然微生物群落的复杂背景以及缺乏拆解
学位
在根际中,植物和无数的微生物相互作用,形成如共生、寄生、竞争等多种关系。植物根部释放的光合产物包括可溶性的糖、氨基酸、有机酸、脂肪酸等,是土壤有机碳源的主要来源,很容易被微生物利用,吸引微生物在植物根部及周围定殖。已有证据表明,植物源的糖类和脂肪酸作为两种不同的碳源形式被根际真菌利用,但是这两个碳源在真菌与植物形成共生关系时各自的贡献,以及真菌利用植物来源的糖和脂肪酸的机制有待进一步阐明。除了需要
学位
透镜的成像作用很早就为人类所认识和利用,传统光学主要通过累计光程实现对光学目标的成像或分光。为了消除光学材料引起的像差、色差等现象,传统光学系统只能通过组合多种光学元件来实现,这使得传统光学系统结构复杂,从而有体积大重量大和造价高等诸多不足之处,很大程度上限制其在诸多领域的推广应用。小型化、轻量化、低成本化是未来光学系统的重要发展方向。近年来,基于亚波长微纳结构的超构材料得到了快速发展,并实现了许
学位
白僵菌(Beauveria)和绿僵菌(Metarhizium)等昆虫病原真菌,是全世界现有真菌杀虫剂和真菌杀螨剂的主要来源,在农林害虫绿色防控中发挥越来越重要的作用。对害虫害螨具有生防潜能的昆虫病原真菌侵入寄主体内后需适应寄主血液微环境,包括pH、高渗透压以及寄主免疫防御产生的氧化胁迫。因此,昆虫病原真菌的杀虫作用依赖于体壁穿透和血腔定殖期间克服寄主免疫反应的能力。本研究试图通过昆虫病原真菌致病性
学位
天文导航系统是一种通过探测天体位置信息确定姿态的导航系统,星敏感器是天文导航系统中精度最高、抗干扰性最强的导航设备。国内星敏感器在空间和近地面夜间任务中得到了广泛的应用,而在近地面白天条件下,较强的天空背景辐射会影响星敏感器的正常工作。随着我国军事实力的不断发展,近地面武器装备对导航系统的测量精度和抗干扰能力提出了更高的要求,使得星敏感器在近地面全天时的应用需求愈发迫切。因此,目前全天时星敏感器是
学位
随着空间望远镜分辨率、集光能力要求的不断提高,光学系统主反射镜的口径越来越大,反射镜组件对重力变化、温度变化、运输发射等环境干扰也变得更加敏感。传统刚性单体镜系统随着口径要求的增大,主镜的制造、加工、检测、运输成本急剧增加,安全风险也不断增大。詹姆斯·韦伯空间望远镜(James Webb Space Telescope,JWST)的成功发射,证明了分块可展开式空间成像系统的可行性,是未来超大口径空
学位