不平衡飞轮的扰动特性-噪声与振动控制.PDF

第34 卷 第3 期 噪 声 与 振 动 控 制 Vol 34 No.3 2014 年6 月 NOISE AND VIBRATION CONTROL Jun. 2014 文章编号：1006-1355(2014)03-0034-04 不平衡飞轮的扰动特性 李太平 ，姚煜中 ，李霖圣 ，程世祥 ( 上海卫星装备研究所，上海 200240 ) 摘 要：高精度航天器对指向精度有极高的要求，飞轮是卫星姿态控制环节中不可或缺的执行部件，在研制和装备 过程中，不可避免地具有微量的偏心或动不平衡，在姿态机动和稳定控制的过程中，飞轮的旋转会产生干扰力。将动 静不平衡质量作为航天器的一部分，推导出完整航天器动力学姿态方程，进行动力学仿真，并根据完整的姿态动力学 方程简化分析仿真结果。研究发现动静不平衡质量在飞轮高速转动时，对姿态均有影响，动不平衡质量对姿态的影响 与安装位置关系很小，而静不平衡质量呈现线性关系，且两者对姿态的影响满足线性叠加。单轴转动时，指向精度的 长周期变化只与飞轮的固有特性有关，与转速的大小无关。多轴转动时，姿态会振荡或发散，与初始相位有关；但对姿 态的影响不满足单轴转动的叠加。 关键词：振动与波；动不平衡；静不平衡；转动；扰动；姿态 中图分类号：V414.1 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn. 1006-1335.2014.03.008 StudyStudy onon DisturbanceDisturbance CharacteristicsCharacteristics ofof ImbalanceImbalance FlywheelsFlywheels LI Tai-p ing , YAO Yu -zhong , LI Lin -sheng , CHENG Shi-xiang ( Shanghai Institute of Spacecraft Equipment, Shanghai 200240, China) AbstractAbstract : High-precision spacecraft has very serious demands on pointing accuracy. The flywheel is an integral part of the execution units for satellite attitude control. In the research and development process, small eccentricity or dynamic imbalance is unavoidable. So, in the attitude maneuver and stability control process, rotation of the flywheel can cause interference forces. In this paper, taking the imbalance mass as a part of the spacecraft, the spacecraft attitude dynamic equations are conducted and the simulation is carried out. The simulation results are analyzed and illustrated. It is found that when the flywheel is rotating at