多体卫星物理仿真动态调平衡干扰力矩分析

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1、第27卷第lO期计算机仿真2010年10月文章编号：1006-9348(2010)10-0066一05多体卫星物理仿真动态调平衡干扰力矩分析陈欢龙，周军，刘莹莹(西北工业大学精确制导与控制研究所，陕西西安710072)摘要：研究多体卫星的动力学，针对系统性能动态平衡问题，通常采用单轴气浮台进行仿真，但是单轴气浮台不能完全仿真卫星三自由度的平衡状态。为解决上述问题，三轴气浮台上实现带转动部件的多体卫星动力学仿真，研究了利用动态调平衡系统中质量块的移动，来实时补偿由于部件转动引起的质心变化而导致的重力不平衡力矩的方法。通过对气浮台系统动力学的研究，给出了动态调平衡执行机构质量块

2、的移动规律。给出了由于引入动态调平衡装置而产生的额外十扰力矩的计算公式，通过数学仿真分析厂干扰力矩对仿真系统的影响，为设计提供了科学依据。关键词：气浮台；多体Ii景；仿真；动态调平衡；干扰力矩中图分类号：V448文献标识码：BAnalysisofDisturbanceTorqueonMulti——BodySatellitePhysicalSimulationCHENHuan—long，ZHOUJun，LIUYing—ying(InstituteofPrecisionGuidanceandControl，NorthwesternPolytechnicalUniversity，

3、Xi'anShanxi710072，China)ABSTRACT：Usually，weusesingle—axisair—bearingtabletosimulatedynamicsofmulti—bodysatellite，whichcannotemulateallthethreedegreesoffreedom．Forsimulatingthedynamicsofmulti—bodysatelliteswithrotatableappendagesontheairbearingtable，thisarticleresearchedhowtoagethedynamicba

4、lancingsystemtocompensatetheunbalancegravitytorque，whichwagcausedbythechangeofmasscentrewhentheappendageswererotating．Byresearchingthedynamicsofairbearingtable，thisarticleobtainedamovinglowofthedynamicbalancingsystemmassblocks．Theintroducingofdynamicbalancingsystemmaygenerateallextratorque

5、，andthecomputingformulaisgiveninthisarticle．Finally．themathematicssimulationresultsshowtheinfluencethatextratorquetOthesimula-tionsystem，whichoffersabasisforthesubsequentexperimentresearch．KEYWORDS：Ajr—be撕ngtable；Multi—body；Simulation；Dynamicbalancing；Disturbancetorquel引言气浮台是在地面重力场环境下进行卫星控

6、制系统全物理仿真的重要试验设备。利用气浮台对多体Ii星进行仿真试验是地面物理仿真系统要研究的一个重要课题。对于多体复杂卫星，当星上活动部件运动时，会伴随整星质心的变化，从而产生重力静不平衡力矩，使得三轴气浮台不能直接用于模拟多体I!星的动力学，因此，对于多体卫星的动力学，通常采用单轴气浮台进行仿真⋯叫41。但是单轴气浮台毕竟不能完伞模拟卫星三自由度的运动特性，为此，本文提出了利用三轴气浮台进行多体卫星的动力学仿真的方法，给出了由于使用动态调平衡系统而引入收稿日期：2010—04—22修回日期：2010—06—02—66一的额外干扰力矩的计算公式。并通过数学仿真分析了该干扰力

7、矩对物理仿真系统的影响，为后续的实验研究提供了依据。2三轴气浮台动态调平衡原理本文所述的动态调平衡系统主要用于动态补偿三轴气浮台系统的质心偏移，或称之为质心补偿，由测量装置、计算机和执行机构三部分组成。一般是三轴按三个通道进行调整㈤。动态调平衡系统的执行机构如图1所示，图中R为驱动电机，s为螺纹，M为移动质量快。三个通道的质量块可分别沿着平行于三个本体轴的方向移动。假设质虽块的质量为m。，质鼍块的移动位置精度为p，移动范围是[一sⅢi。，s一]，则调平装置在一个轴上的质心补偿能力是[一imBis一，rmnB。i—S