星上控制力矩陀螺群隔振平台支杆失效问题研究
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摘要
为隔离控制力矩陀螺群工作时产生的高频微振动,实现卫星的高精度高稳定性控制,常在控制力矩陀螺群与星体之间加入隔振平台,但是目前国内外对于隔振平台的研究主要集中在隔振机理与控制方法,对隔振平台失效的问题研究较少,本文研究了支杆发生失效的隔振平台与控制力矩陀螺群的耦合特性,以及失效平台对于姿态控制效果的影响。首先,给出了六自由度隔振平台支杆失效的两种类型,即软化失效和硬化失效,并提供了失效后的动力学建模思路;其次,利用牛顿-欧拉法建立了带有控制力矩陀螺群与隔振平台的整星动力学模型,并对带有完好平台与两种失效形式下的平台的整星动力学模型进行了动力学特性分析和对比;然后,根据合理假设对整星动力学模型进行简化,在给定参数的情况下分析了系统的频域特性和隔振平台支杆失效后对卫星的姿态控制稳定性的影响,给出了失效后满足姿态控制稳定的参数约束条件;最后,通过时域仿真对比了失效前后控制力矩陀螺输出力矩的传递能力以及星体的姿态稳定度,并就失效支杆的数量对姿态控制效果的影响进行了分析研究。结果表明:两种失效形式都会破坏平台的对称性,引起多通道耦合,对姿态控制的效果造成一定程度上的影响。该结论对六自由度隔振平台的设计与姿态控制回路控制律参数的选取有着一定指导意义。
引文