【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及航天器，尤其涉及一種航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法。
技術(shù)介紹
1、航天器在軌運行期間，由于星上設備(如動量輪等高速轉(zhuǎn)動部件、太陽翼驅(qū)動機構(gòu)等步進部件、紅外相機擺鏡等擺動部件)的正常工作或空間環(huán)境的微小激勵(如航天器進出地影產(chǎn)生的熱致微振動)造成的航天器整體或局部幅度較小的往復運動稱為微振動。對微振動敏感的航天器有遙感衛(wèi)星、帶空間望遠鏡和激光終端的航天器，在軌航天器上的微振動環(huán)境會造成這些航天器上的敏感載荷的性能變化，影響航天器使用。隨著航天器上載荷性能的精度越來越高，微振動環(huán)境分析已經(jīng)成為航天器總體設計重要的一項仿真分析；但是航天器微振動環(huán)境分析的準確性是一個亟待解決的問題。
2、微振動環(huán)境分析包含：擾動源識別與擾動力測量、傳遞函數(shù)分析、敏感單機處微振動環(huán)境分析、微振動環(huán)境對敏感單機影響分析。現(xiàn)有技術(shù)在微振動環(huán)境分析方面，一是主要是采用了時域的方法進行分析，即通過測量擾動源的微振動擾動力時域曲線，加載到在軌有限元模型中進行瞬態(tài)響應分析，得到微振動環(huán)境的時域曲線，再轉(zhuǎn)化為頻域曲線，如現(xiàn)有專利技術(shù)專利：一種空天飛行器微振動試驗條件獲取方法(公開號為：cn115455562a)；二是未考慮擾動源擾動力測量邊界條件的影響，在測量擾動力時，通常將擾動源通過工裝安裝在六分量測力平臺，由于工裝并不是完全剛性的，因此工裝對于擾動力或力矩的測量結(jié)果有一定影響，特別是對質(zhì)量較大的擾動源的擾動力或力矩測量有較大影響，需要進行修正，以便得到更為準確的擾動力或力矩曲線。
3、因此，亟需一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，實
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，能夠?qū)教炱魑⒄駝迎h(huán)境進行頻域響應分析。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，包括步驟：
3、識別確定航天器的擾動源，并將所述擾動源安裝于多分量測力平臺以測量所述擾動源工作狀態(tài)的擾動力和擾動力矩的時域數(shù)據(jù)；
4、將所述擾動力和所述擾動力矩的時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)；
5、計算在所述擾動源的非工作狀態(tài)下由所述多分量測力平臺的測試工裝導致的力和力矩的第一傳遞函數(shù)，并基于所述第一傳遞函數(shù)修正所述擾動力和所述擾動力矩；
6、建立所述航天器在軌運行狀態(tài)的有限元模型；其中，所述有限元模型至少包括航天器結(jié)構(gòu)艙板、所述擾動源以及敏感單機；
7、基于所述有限元模型計算所述擾動源到所述敏感單機處的第二傳遞函數(shù)；
8、根據(jù)修正后的所述擾動力、所述擾動力矩以及所述第二傳遞函數(shù)，計算所述敏感單機安裝處的微振動參數(shù)；其中，所述微振動參數(shù)包括加速度、位移和角位移。
9、進一步的，所述將所述擾動源安裝于多分量測力平臺以測量所述擾動源工作狀態(tài)的擾動力和擾動力矩的時域數(shù)據(jù)包括：
10、將所述擾動源安裝于六分量測力平臺，啟動所述擾動源并通過所述六分量測力平臺測量所述擾動源的擾動力時域數(shù)據(jù)和擾動力矩時域數(shù)據(jù)。
11、進一步的，所述計算在所述擾動源的非工作狀態(tài)下由所述多分量測力平臺的測試工裝導致的力和力矩的第一傳遞函數(shù)包括：
12、關(guān)停所述擾動源，對所述擾動源與所述多分量測力平臺的測試工裝的連接界面上施加敲擊操作，并采集所述多分量測力平臺測得的多分量力/力矩和所述敲擊操作的敲擊力/力矩；
13、將所述多分量力/力矩和所述敲擊力/力矩轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)，并基于所述多分量力/力矩和所述敲擊力/力矩的頻域數(shù)據(jù)計算由所述多分量測力平臺的測試工裝導致的力和力矩的第一傳遞函數(shù)。
14、進一步的，所述第一傳遞函數(shù)為所述多分量力/力矩的自功率譜密度與所述敲擊力/力矩的自功率譜密度的比值。
15、進一步的，所述將所述擾動力和所述擾動力矩的時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)包括：
16、根據(jù)所述擾動力和所述擾動力矩的時域數(shù)據(jù)，計算所述擾動力和所述擾動力矩對應的自功率譜密度。
17、進一步的，修正后的所述擾動力為所述第一傳遞函數(shù)與修正前的所述擾動力的乘積；修正后的所述擾動力矩為所述第一傳遞函數(shù)與修正前的所述擾動力矩的乘積。
18、進一步的，所述基于所述有限元模型計算所述擾動源到所述敏感單機處的第二傳遞函數(shù)包括：
19、通過在所述有限元模型中的所述擾動源的根部多個擾動力方向和多個擾動力矩方向依次施加單位力和力矩，并基于頻響分析法計算得到所述擾動源到所述敏感單機處的第二傳遞函數(shù)。
20、進一步的，所述多分量測力平臺為六分量測力平臺；
21、所述敏感單機在每個安裝點p處的六個方向的所述加速度基于以下公式計算：
22、
23、所述敏感單機在每個安裝點p處的六個方向的所述位移基于以下公式計算：
24、
25、其中，k＝1，2，3表示三個方向；j表示方向編號，sj′(f)表示修正后的所述擾動力或所述擾動力矩，ajk(f)|p表示第j個擾動方向到敏感單機處每個安裝點p第k個響應方向的加速度傳遞函數(shù)的集合，djk(f)|p表示第j個擾動方向到敏感單機處每個安裝點p第k個響應方向的位移傳遞函數(shù)的集合。
26、進一步的，所述敏感單機在安裝點p1和安裝點p2的角位移基于以下公式計算：
27、
28、其中，lp12表示安裝點p1和安裝點p2之間的距離，a(f)|p1為所述敏感單機在安裝點p1的加速度響應；a(f)|p2為所述敏感單機在安裝點p2的加速度響應；d(f)|p1為所述敏感單機在安裝點p1的位移響應；d(f)|p2為所述敏感單機在安裝點p2的位移響應。
29、所述擾動源包括動量輪、控制力矩陀螺、太陽帆板驅(qū)動機構(gòu)以及天線轉(zhuǎn)動機構(gòu)。
30、本專利技術(shù)所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，將擾動力和擾動力矩的時域曲線變換到頻域上，再進行微振動環(huán)境的頻域分析，可適用于所有航天器的微振動環(huán)境分析；還可適用于航天器上的所有擾動源分析；同時，本專利技術(shù)利用擾動力、擾動力矩與擾動源到敏感單機的傳遞函數(shù)計算加速度、位移和角位移的方法具有普遍適用性。
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1.一種航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述將所述擾動源安裝于多分量測力平臺以測量所述擾動源工作狀態(tài)的擾動力和擾動力矩的時域數(shù)據(jù)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述計算在所述擾動源的非工作狀態(tài)下由所述多分量測力平臺的測試工裝導致的力和力矩的第一傳遞函數(shù)包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述第一傳遞函數(shù)為所述多分量力/力矩的自功率譜密度與所述敲擊力/力矩的自功率譜密度的比值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述將所述擾動力和所述擾動力矩的時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，修正后的所述擾動力為所述第一傳遞函數(shù)與修正前的所述擾動力的乘積；修正后的所述擾動力矩為所述第一傳遞函數(shù)與修正前的所述擾動力矩的乘積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器微振
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述多分量測力平臺為六分量測力平臺；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述敏感單機在安裝點p1和安裝點p2的角位移基于以下公式計算：
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任一項所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述擾動源包括動量輪、控制力矩陀螺、太陽帆板驅(qū)動機構(gòu)以及天線轉(zhuǎn)動機構(gòu)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述將所述擾動源安裝于多分量測力平臺以測量所述擾動源工作狀態(tài)的擾動力和擾動力矩的時域數(shù)據(jù)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述計算在所述擾動源的非工作狀態(tài)下由所述多分量測力平臺的測試工裝導致的力和力矩的第一傳遞函數(shù)包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述第一傳遞函數(shù)為所述多分量力/力矩的自功率譜密度與所述敲擊力/力矩的自功率譜密度的比值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器微振動環(huán)境的頻域分析方法，其特征在于，所述將所述擾動力和所述擾動力矩的時域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為頻域數(shù)據(jù)包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尹家聰，謝偉華，葉桑，鄧明樂，方耀鵬，張婕，
申請(專利權(quán))人：中國空間技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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