论文部分内容阅读
随着航天技术的发展,对于卫星的指向精确程度的要求越来越高,为此采用三轴气浮台模拟卫星运行的太空无摩擦的力学环境,并对姿态控制系统进行仿真,所以研制卫星仿真三轴气浮台具有重要的意义。本文以正在研制的三轴气浮台为研究对象,对气浮球的球度误差、气浮台台体的转动惯量、台体的平衡测试与调整以及台体摩擦力矩的测试与辨识等一些关键性的指标提出了一些新的测试方法。首先,针对气浮台的主体对气浮球的球度误差进行测试,运用经线圆和纬线圆的测试方法,设计了气浮球球度误差的测试和误差分离方法。建立了用经线圆法和纬线圆法测试球度误差的模型,根据误差模型成功分离出球度误差、单轴气浮台的回转误差以及安装误差,针对一个小型球进行模拟实验,验证了该方法的正确性,本方法的测量不确定度达到0.3μm。其次,对于三轴气浮台转动惯量的测试,运用陀螺仪和动量轮组合的方法,通过建立测试所用的坐标系,把运用陀螺仪的输出计算出的欧拉角速度和角加速度转换到台体坐标系上,运用动量矩定理分析得出系统的动力学方程,设计了对三轴动量轮进行激励的强度,并通过陀螺仪输出辨识了台体的转动惯量矩阵。再次,对于三轴气浮台的平衡测试及调整进行了研究,分预调整、手动调整和自动调整三个阶段开展工作,并对各阶段调整精度进行分析。最后,对于三轴气浮台总体的摩擦力矩的测试,对原先的测试方法进行了不确定度分析。提出了测试与角速率相关的摩擦力矩系数的方法,该方法通过正反旋转气浮台,计算气浮台的角速度和角加速度的变化,利用最小二乘法辨识了气浮台干扰力矩的数值,分离出了涡流力矩、摩擦力矩和空气干扰力矩。根据转台不同方向转动时角速度和角加速度的变化曲线,进一步验证了干扰力矩辨识的正确性,并通过对陀螺仪添加噪声再次仿真变化曲线,检验辨识的精确程度。