X-Y型空间二维指向机构误差研究

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空间二维指向机构是空间遥感卫星的关键部件,它能够实现对目标的搜索、跟踪和捕获的功能。随着对空间任务要求的不断提高,提高指向机构的精度成为提升卫星性能的关键。本文主要分析静态误差和动态误差对空间二维指向机构精度的影响。  首先,采用“接触-分离”二状态模型对机构含间隙运动副进行描述,用非线性弹簧阻尼模型等效运动副间隙处的接触碰撞力,用改进的库仑力模型等效运动副的切向摩擦力。用牛顿-欧拉对含间隙二维指向机构进行动力学建模。  其次,提出二维指向机构静态误差分析方法,即找出该机构在设计、生产及加工中产生的误差源,将误差源进行分类、叠加到三个轴线上,利用 D-H 法建立二维指向机构静态误差模型。通过MATLAB对误差模型进行求解,得到各个误差源作用下,误差随机构位姿变化曲面图,并分析各个误差源对机构精度的影响。  然后,通过MATLAB软件对含间隙二维指向机构动力学进行求解,得到不同条件下机构的运动副接触变形、速度、角速度和位移等变化曲线图,并进行比较,对关节间隙、刚度和阻尼等因素对机构精度和稳定性的影响进行分析。  最后,建立二维指向机构摄动误差补偿模型,通过仿真对二维指向机构补偿前和补偿后的位置误差曲线进行对比,验证了补偿方法的可行性。
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