卫星动量轮退化过程建模与分析技术

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一种遥感卫星动量轮容错控制的方法研究

一种遥感卫星动量轮容错控制的方法研究柴伟杰;董诗音;陈金勇;张超;陈韬亦【摘要】针对低轨遥感卫星动量轮故障频发影响姿态稳定的情况,对以动量轮为执行器的低轨遥感卫星进行容错控制研究,提出一种结合卡尔曼滤波及模糊PID控制率的容错控制方法;首先建立低轨遥感卫星动量轮故障模型,应用卡尔曼滤波算法进行噪声滤除,然后根据卡尔曼滤波的结果,设计模糊PID容错控制器,并与传统PID 容错控制器进行仿真比对实验,在闭环姿态控制系统的容错控制领域验证了该方法的较强自适应性和较强鲁棒性的优点.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)002【总页数】6页(P79-83,88)【关键词】遥感卫星;动量轮;模糊PID;容错控制【作者】柴伟杰;董诗音;陈金勇;张超;陈韬亦【作者单位】中国电子科技集团第五十四研究所,石家庄050000;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001;中国电子科技集团第五十四研究所,石家庄050000;中国电子科技集团第五十四研究所,石家庄050000;中国电子科技集团第五十四研究所,石家庄050000【正文语种】中文【中图分类】V448.22+20 引言低轨遥感卫星由于任务需求，往往需要在失重、高低温和强辐射的恶劣环境中频繁的机动，暴露出的在轨问题愈发显著。

文献[1]记录了1988～2014年的遥感卫星在轨故障数据，统计发现低轨遥感卫星由于应用广泛、在轨数量多等原因，其故障频率远高于高轨遥感卫星，约为高轨遥感卫星的6倍。

其中，控制分系统37.5%的故障频率为各分系统中故障最高的。

控制分系统的失效将严重影响卫星的在轨运行，5%的控制分系统的在轨故障为致命故障，高于其他分系统的致命故障占比。

而动量轮由于使用寿命长、控制精度高等优点，在控制分系统中是十分重要的组成部分。

然而，对于长时间在轨的卫星来说，高速旋转的动量轮的寿命和可靠性受到限制，一旦动量轮发生故障，卫星将因为姿态不稳定而无法实现对地定向、对日定向等基础设置，即使其他部件正常，也会对原有任务造成巨大影响。

卫星动量轮退化过程建模与分析技术

估计，以及计算Ｇａｍｍａ过程首达时间的方法。在此基础上，对某型动量轮的可靠性进行了评估。实例分析表明，基于退化的可靠性建模与评估，可以解决动量轮
这样的长寿命产品小子样、无失效情形的可靠性评估问题。
性能与寿命数据综合可靠性建模与评估。为充分利用各种动量轮各种类型和来源的试验数据，提出动量轮性能退化试验数据、在轨无失效寿命试验数据联合
国防科学技术大学硕士学位论文卫星动量轮退化过程建模与分析技术姓名：武炳洁申请学位级别：硕士专业：军事装备学指导教师：金光 20091201
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
摘要
动量轮是长寿命卫星姿态控制系统的关键机电部件，要求在长达几年、十几年的任务时间内始终稳定可靠地工作，其寿命和可靠性是影响卫星寿命的重要因素。而且费用昂贵，可靠性试验样本和失效数据缺乏，传统寿命数据统计方法在
ＭｏｍｅｎｔｕｍｗｈｅｅｌｉＳｔｈｅｋｅｙｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｌｏｎｇｌｉｆｅｓａｔｅｌｌｉｔｅ
ｐｏｓｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｗｏｒｋｒｅｌｉａｂｌｙｉｎｓｅｖｅｒａｌ
ａｒｅ
ｏｒ
ｔｅｎｙｅａｒｓｔａｓｋ
解决动量轮可靠性评估问题时存在很大困难。本文针对动量轮高可靠性、长寿命、失效机理复杂的特点，以性能退化试验为基础，研究基于性能退化的动量轮可靠性建模与评估技术。论文主要工作如下：动量轮性能退化试验设计。在深入分析动量轮失效机理基础上，提出动量轮
失效的主要原因是润滑系统失效，并在实验室环境下设计轴承组件试验，给出试
ｌｕｂｒｉｃａｎｔ
ｖｏｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄ

基于Gamma过程的动量轮可靠性建模与分析

关键词：可靠性；能退化；ａｍ过程；量轮性Ｇｍａ动
Ｋｅｒ：ｅｉｂｌｔｐｅｆｒｎｅｄｇａａｉｎ；ｍｍａｐｏｅｓｍｏｎｕｗｈｅｙｗｏｄｓｒｌａｉｉｙ；ｒｏｍａｃｅｒｄｔｏＧａｒｃｓ；ｍｅｔｍｅｌ
Ａｂｓｒｃ－ｅｍｏｎｕｗｈｅａｈｈｒｃｅｉｔｃｆｈｇｅｉｂｉｔ，ｌｎｇｌｆｔａｔＴｈｍｅｔｍｅｌｈｓｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｉｈｒｌａｌｙｏｉｉｅ，ｃｍｐｅａｌｒｃａｉｍ，ｈｇｏｔｌｃｆｒｌａｌｖｔｓｏｌｘｆｉｕｅｍｅｈｎｓｉｈｃｓ，ａｋｏｅｉｂｉｔｅｔｉ
ｓｍｐｅ，ｗｈｃｓｄｆｉｕｔｔｍｐｌｍｅｔａｃｌｒｔｄｌｅｔｓ，ｔａｉｉｎｌｌｅｉｔａｅｔｔｓｉａｍｅｈｄａｏｖｈｅｒｌａｉｉｍｏｅｉｇａｄａｌｉｈｉｉｃｌｏｉｅｎｃｅｅａｅｉｅｔｒｄｔａｉｔｍｅｄａａｂｓｄｓａｉｔｃｌｆｏｆｔｏｓｃｎｔｓｌｅｔｅｉｂｌｔｙｄｌｎｎａａｙｉｇｐｏｌｍｓｏｈＭｏｎｕＷｈｅ．Ｔｈｓａｅｕｔｏｗａｄｅｉｂｌｔｄｌｇａｄａａｙｉｇｍｅｈｄｂｓｄｏｐｒｏｍａｃｄｇｎｒｔｄｎｌｚｎｒｂｅｆｔｅｍｅｔｍｅ１ｉｐｐｒｐｓｆｒｒａｒｌｉｉｍｏｅｉｎｎｌｚｎｔｏａｅｎｅｒｎｅｅｅｅａｅａｙｎｆｍｏｎｕｗｈｅｌａｄｓａｌｓｈｅＧａｍｅｔｍｅ，ｎｅｔｂｉｈｔｍｍａｒｃｓｍｏｅｏｅｏｍａｃｇａｔｏｏｈｅｎｏｎｕＰｏｅｓｄｌｆｐｒｒｎｅｄｅｒｄａｉｎｆｔｌｍｅｔｍｗｈｅ．Ａｔｔｅａｔｆｅ１ｈｓｍｅｉｍｅ，ｍｏｎ — ｓｄＢｅｔｂａｅｍｅｈｄｎｈｅｍａｉｍｉｅｉｏｔｄａｅｅｅｏｅｏｅｔｍａｅｈａａｔｒｆｔｅｔｏａｄｔｘｍｕｌｋｌｈｏｄｍｅｈｏｒｄｖｌｐｄｔｓｉｔｔｅｐｒｍｅｅｓｏｈｍｏｌｔｅｃｌｕｌｔｎｍｅｈｏｆｆｒｔｐｓａｅｉｆｄｅ，ｈａｃａｉｔｄｏｉｓａｓｇｔｏｍｅｏＧａｍｍａｐｏｅｓｉｅｅｔｄ，ａｄｕｓｈｄｌｔｒｄｃｍｅｔｒｃｓｓｐｒｓｎｅｎｅｔｅｍｏｅｏｐｅｉｔｍｏｎｕｍｅｌｓｌｉＴｈｎｌｓｓｓｏｈｔｔｅｍｅｈｄｉｆｅｔｅａｄｃｎｉｔｎｏｓｌｅｗｈｅ＇ｉｅ．ｅａａｙｉｈｗｓｔａｈｔｏｓｅｆｃｉｎｏｓｓｅｔｔｏｖｖｔｅｄｆｉｕｔｉｓｓｏｅｉｂｌｙａａｙｉｎｍｏｎｍｎｗｈｅｌｗｉｍａ１ｓｍｐｅａｅｏａｌｒ．ｈｉｃｌｓｕｅｆｒｌｉｉｎｌｓｓｏｍｅｔｆａｔｅｔｓｌａｌｎｄｚｒ—ｆｉｕｅｈ

航天器动力系统建模及性能分析

航天器动力系统建模及性能分析航天器动力系统，作为支持航天器正常运行和任务实施的关键部分，对航天器的性能和可靠性有着重要影响。

本篇文章将对航天器动力系统的建模和性能分析进行探讨，并提供一些理论和方法来指导航天器动力系统的设计和优化。

一、航天器动力系统建模航天器动力系统建模是对动力系统进行抽象和描述的过程，目的是为了更好地理解和分析其性能。

航天器动力系统建模的主要步骤如下：1. 确定动力系统的组成部分：航天器动力系统通常由多个组件组成，如发动机、燃料系统、能源转换和传输装置等。

准确确认并细化动力系统的组成部分对于建模具有重要意义。

2. 建立动力系统的理论模型：根据航天器动力系统的实际情况，可以采用物理模型、数学模型或仿真模型等不同建模方法。

其中，物理模型是基于系统的物理原理，通过建立连续的微分方程或差分方程来描述系统的运行；数学模型则是通过数学函数和方程式来描述系统的输入输出关系；而仿真模型则是通过计算机仿真软件来模拟和分析系统的行为。

选择合适的建模方法取决于问题的复杂程度和对精度的要求。

3. 调整和验证模型参数：模型参数的准确性对于性能分析的可靠性至关重要。

根据实测数据和经验知识，对模型参数进行调整和验证，确保建立的模型能够准确地反应动力系统的行为。

二、航天器动力系统性能分析航天器动力系统的性能分析旨在评估其在各种工况下的表现，并找出优化的途径。

下面介绍一些常见的航天器动力系统性能分析方法：1. 可靠性分析：动力系统的可靠性是指在给定时间段内，系统正常运行的概率。

通过分析各个组件的故障率、失效模式和维修时间等参数，可以计算出系统的可靠性。

这将有助于预测系统在实际任务中的工作状态，并提供改进方案。

2. 能量分析：能量分析是对动力系统能量供应和利用的评估。

通过分析能源来源和转换效率，对动力系统的能量利用进行评估和优化。

此外，还可以对能量管理策略进行优化，例如通过最大功率点追踪算法提高能源利用效率。

3. 效率分析：效率是评价动力系统性能的重要指标之一。

卫星姿态控制系统的建模与优化设计

卫星姿态控制系统的建模与优化设计近年来，随着科技的发展和航天事业的进步，卫星成为了现代通信、导航、气象等领域中不可或缺的重要工具。

而卫星姿态控制系统在卫星的运行和工作中起着关键的作用。

本文将从卫星姿态控制系统的建模与优化设计两个方面进行探讨。

一、卫星姿态控制系统的建模卫星姿态控制系统的建模是指将系统的物理特性、动力学特性、控制环节等进行数学描述和模拟。

建模过程中需要考虑卫星的惯性特性、姿态测量和反馈、控制器的设计等方面因素。

首先，卫星的惯性特性是建模的重要一环。

卫星的惯性特性包括质量分布、转动惯量等因素，这些参数对卫星的姿态控制具有重要影响。

通过测量、推测或计算，可以得到卫星的惯性参数，并用数学模型进行描述。

其次，姿态测量和反馈是卫星姿态控制系统中非常重要的环节。

姿态测量通过陀螺仪、加速度计、磁力计等传感器来获取卫星的当前姿态状态。

姿态反馈则将测量得到的数据反馈给控制器，用于调整卫星的姿态。

建模过程中需要考虑传感器的精确度和噪声、数据获取与处理等问题，以保证姿态测量的准确性和稳定性。

最后，控制器的设计是卫星姿态控制系统建模的关键步骤。

控制器根据姿态测量数据和期望姿态之间的差异，通过计算和调整控制信号来实现对卫星姿态的控制。

常用的控制器设计方法包括PID控制器、滑模控制器等。

在建模过程中，需要考虑控制器的稳定性、收敛性和鲁棒性等因素，以确保卫星姿态控制系统的效果。

二、卫星姿态控制系统的优化设计卫星姿态控制系统的优化设计是指在建模的基础上，对系统进行改进和优化，以提高卫星的姿态控制性能和效率。

首先，优化传感器的设计和配置是优化设计的重点之一。

通过改进传感器的精确度、扩展测量范围、降低噪声等方式，可以提高姿态测量的准确性和稳定性，从而提高卫星姿态控制系统的精度和可靠性。

其次，优化控制器的设计和参数调整是提高卫星姿态控制系统性能的关键。

通过改进控制器的算法、优化参数的选择和调整，可以提高系统的响应速度、稳定性和鲁棒性。

航天器反作用轮扰动建模及参数辨识_张鹏飞

. 建立简明实用的反作用轮扰动模
型 , 对于采取相应的隔离技术和控制方法 , 进而提
收稿日期 :20090531 基金项目 : 航空科学基金资助项目 ( 20071551016)
作者简介 : 张鹏飞 ( 1986 ) , 男 , 河北邯郸人 , 硕士生 , ｚｈａｎｇｐｆ @ａｓｅ . ｂｕａａ . ｅｄｕ . ｃｎ .
Ａｂｓｔｒａｃｔ : Ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｍｏｄｅｌｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｗｈｅｅｌａｓｓｅｍｂｌｙ ( ＲＷＡ) ｍｉｃｒｏｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｏｎｔｈｅｓｐａｃｅｃｒａｆｔ . ＢｅｃａｕｓｅｔｈｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｙｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｓｗａｓｔｈｅｍｏｓｔｄｏｍｉｎａｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎｓｐａｃｅｃｒａｆｔａｔｔｉｔｕｄｅａｃｃｕｒａｃｙｂｙＲＷＡ, ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｍｏｄｅｌｅｘｐｒｅｓｓｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｎａｔｕｒｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｔｏｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ . Ａｓｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｍｏｄｅｌ , ｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｕｓｅｄｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｍｏｄｅｌ . Ａｒｉｇｉｄｓｉｘａｘｉｓｔｅｓｔｂｅｄｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ , ａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｏｆＲＷＡｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄ . Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｍｏｄｅｌａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｗａｓｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ . Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｍｏｄｅｌｃａｐｔｕｒｅｓｔｈｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐｒｅｃｉｓｅｌｙ , ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙ . Ｋｅｙｗｏｒｄｓ : ｒｅａｃｔｉｏｎｗｈｅｅｌａｓｓｅｍｂｌｙ ; ｍｏｄｅｌｉｎｇ ; ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ; ｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｎｅａｌｉｎｇ ; ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ

卫星调姿磁流体动量环磁路分步优化方法研究

卫星调姿磁流体动量环磁路分步优化方法研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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卫星总体参数多学科优化与建模探讨

卫星总体参数多学科优化与建模探讨
卫星总体参数多学科优化与建模探讨
卫星总体参数优化是一个典型的多学科优化问题.文章针对卫星总体参数优化建模及其他相关问题进行了探讨,阐述了卫星总体参数优化的过程;以对地观察卫星为对象,给出了多学科优化模型,包括优化目标、约束条件和设计变量.
作者：黄海谭春林裴晓强HUANG Hai TAN Chunlin PEI Xiaoqiang 作者单位：黄海,裴晓强,HUANG Hai,PEI Xiaoqiang(北京航空航天大学宇航学院,北京,100083)
谭春林,TAN Chunlin(北京空间飞行器总体设计部,北京,100094) 刊名：航天器工程ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENGINEERING 年，卷(期)：2007 16(3) 分类号：V421.1 关键词：卫星设计建模多学科优化。

一种含有对消动量轮的多体卫星构型设计与动力学建模方法-说明书

说明书
一、产品概述
本说明书涉及一种含有对消动量轮的多体卫星构型设计与动力学建模方法。

该方法通过优化设计，实现对消动量轮在多体卫星系统中的有效应用，提升卫星姿态控制的精度和稳定性。

二、设计原理
该方法主要基于以下原理：
1.对消动量轮设计：通过对消动量轮的精确控制，实现对多体卫星系统中的动量
进行相互抵消，降低整体姿态扰动。

2.动力学建模：建立多体卫星系统的动力学模型，为控制策略提供理论支持。

通
过对模型的分析，优化对消动量轮的配置和姿态控制策略。

3.姿态控制精度提升：通过对消动量轮的精确控制，减小卫星姿态调整过程中的
误差，提高控制精度。

三、使用方法
使用本方法，您将能够进行以下操作：
1.对消动量轮的配置：根据多体卫星系统的构型和任务需求，合理配置对消动量
轮的位置和数量。

2.动力学建模：建立多体卫星系统的动力学模型，为控制策略提供理论支持。

通
过对模型的分析，优化对消动量轮的配置和姿态控制策略。

3.姿态控制策略制定：基于动力学模型，制定有效的姿态控制策略，实现对消动
量轮的精确控制。

4.系统验证：通过模拟实验或实际测试，验证本方法在多体卫星系统中的可行性
和有效性。

四、注意事项
在使用本方法时，请注意以下事项：
1.安全操作：在操作过程中，应遵循安全操作规程，确保人员和设备安全。

2.系统稳定性：在应用本方法时，应充分考虑多体卫星系统的稳定性，避免因配
置不当导致系统失稳。

3.精确控制：为提高控制精度，应加强对消动量轮的精确控制，确保其正常工作。

基于退化数据的动量轮可靠性分析与剩余寿命预测方法[发明专利]

专利名称：基于退化数据的动量轮可靠性分析与剩余寿命预测方法
专利类型：发明专利
发明人：钱富才,彭才华,杜许龙
申请号：CN201610817865.6
申请日：20160912
公开号：CN106484949A
公开日：
20170308
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于退化数据的动量轮可靠性分析与剩余寿命预测方法。

分析动量轮的性能退化机理，确定关键性能退化参数，并对退化数据进行预处理；分析退化参数的特点，建立合适的性能退化数据模型，利用极大似然法估计出模型中的未知参数，再根据模型的性质推出关于动量轮寿命的概率密度函数、可靠度函数以及剩余寿命概率密度函数；将估计出的参数值代入各个函数表达式中，根据函数分析动量轮各个测量时刻的可靠度以及剩余寿命。

本发明方法可以实现对动量轮的可靠性估计与剩余寿命预测，解决了现有动量轮寿命预测中存在退化数据选取不合理以及没有考虑实际测量误差的问题。

申请人：西安理工大学
地址：710048 陕西省西安市金花南路5号
国籍：CN
代理机构：西安弘理专利事务所
代理人：常娥
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基于多退化量的动量轮剩余寿命预测方法

基于多退化量的动量轮剩余寿命预测方法刘胜南;陆宁云;程月华;姜斌;邢琰【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2015(047)003【摘要】动量轮是卫星姿态控制系统的关键部件,对卫星的可靠性及整体寿命有直接影响.针对卫星动量轮的剩余寿命预测问题,提出一种基于Copula函数的多退化量下的寿命预测方法.首先,分析了影响动量轮寿命的关键因素.选择润滑剂剩余量和电流作为退化量;其次,分别对单个退化量进行退化建模,得到动量轮剩余寿命的边缘分布函数;然后,通过Copula函数族来描述多退化量之间的相关性,并对边缘分布进行融合,得到动量轮剩余寿命的联合分布函数;最后,提出基于赤池信息准则(Akaike information criterion,AIC)模型评价的Copula函数选择方法.【总页数】7页(P360-366)【作者】刘胜南;陆宁云;程月华;姜斌;邢琰【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学航天学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;北京控制工程研究所,北京,200233;空间智能控制技术国家重点实验室,北京,200233【正文语种】中文【中图分类】TB114.3【相关文献】1.基于多阶段-随机维纳退化过程的产品剩余寿命预测方法 [J], 魏高乐;陈志军2.基于性能退化数据融合的航空发动机剩余寿命预测方法 [J], 刘君强;谢吉伟3.基于退化轨迹的增强粒子滤波设备剩余寿命预测方法 [J], 王美男;牛伟;赵洋洋;韩冰洁4.基于动作周期退化相似性度量的机械轴健康指标构建与剩余寿命预测 [J], 周玉彬;肖红;王涛;姜文超;熊梦;贺忠堂5.基于性能退化的热老化可靠性剩余寿命预测方法 [J], 任淑红;薛飞;余伟炜;遆文新;刘啸天因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

动量轮诱导的卫星地面微振动特性研究以及在轨仿真分析

动量轮诱导的卫星地面微振动特性研究以及在轨仿真分析杨新峰;白照广;杨栋;李艳辉【摘要】目的探索整星微振动传递特性及其影响因素,为降低或控制微振动对卫星相机成像质量的影响提供手段.方法利用某卫星结构,在卫星固支与悬吊两种边界状态下,开展不同动量轮转动组合状态的地面微振动环境试验.根据试验数据,分析从振动源到相机的传递比、卫星固支与悬吊的差异、卫星结构与转动部件分别对振动谱的贡献.利用卫星有限元模型,通过修改地面模型、添加组件等方式使其符合在轨状态,从而开展在轨微振动仿真分析.结果得到了动量轮各工作状态下的星上微振动加速度环境数据.根据数据分析结果,卫星边界固支与悬吊都附加了低频的振动,而星上微振动在动量轮转动频率外更包含了卫星结构的耦合振动.从振动源到相机的微振动传递都具有衰减特性,传递比为0.03～0.475.微振动仿真分析给出了相机微振动转角和影响.结论相机的微振动主要取决于最大扰动的动量轮.从振动源到相机的微振动传递中,传递界面的阻尼对微振传递比影响较大,其次为距离的影响.根据此卫星微振动传递特性提出了的微振动抑制手段有效降低了相机处的微振动大小.在轨状态仿真结果显示太阳翼低频振动耦合引起相机约0.1像素的振动.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2015(012)003【总页数】8页(P15-21,41)【关键词】微振动;动量轮;卫星【作者】杨新峰;白照广;杨栋;李艳辉【作者单位】航天东方红卫星有限公司,北京100094;航天东方红卫星有限公司,北京100094;航天东方红卫星有限公司,北京100094;航天东方红卫星有限公司,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TJ01;V416星上活动部件在轨工作时会诱发卫星低量级的扰振，这种低量级的振动有可能影响卫星有效载荷如遥感相机的成像质量[1—2]。

引起星上微振动的干扰源有很多种，如动量轮、陀螺、数传天线、机械制冷机、冷热交变等[3—9]，对成像质量产生较大影响的干扰源主要为动量轮。

卫星转动部件不平衡性的建模及分析

卫星转动部件不平衡性的建模及分析刘佳佳;顾文娟;李东【摘要】针对采用反作用飞轮作为执行机构的高精度指向卫星,卫星转动部件在运行状态下由于不平衡性出现的高频振动,容易引起星体抖动,严重影响卫星的指向精度.为了分析产生的高频抖动对高精度指向卫星的影响,星上转动部件以反作用飞轮为例,首先介绍了反作用飞轮的工作原理;其次在建立反作用飞轮扰动的经验模型和分析模型的基础上,为了克服前两种模型的缺点,又在分析模型中加入高次谐波,得到包含高次谐波扰动和轴承柔性的扩展模型;最后通过设计控制律,对卫星姿态机动进行控制,并进行了MATLAB仿真算例,得出在实际控制系统设计中扩展模型是一种更有效的扰动模型的结论.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)027【总页数】7页(P288-293,315)【关键词】转动部件;反作用飞轮;在轨扰动;姿态控制【作者】刘佳佳;顾文娟;李东【作者单位】上海微小卫星工程中心,上海201210;上海微小卫星工程中心,上海201210;上海微小卫星工程中心,上海201210【正文语种】中文【中图分类】V19近年来，国内外一系列高精度卫星相继发射入轨，其本身的指向精度和分辨率等性能指标不断提高。

由于卫星上的各种微小扰动都会引起星体抖动，影响卫星的指向精度和分辨率，这种高频扰动是由星上的高速转动部件产生的，如卫星上广泛采用的姿态控制执行机构——反作用飞轮。

在国外，高精度航天器起步较早，对星上转动部件扰动已进行了深入的研究；并根据评估扰动的影响，采取相应措施。

1990年Eyerman和Shea对航天器在轨扰动进行了全面总结，认为反作用飞轮和热扰动影响最大[1]。

20世纪90年代末，Bialke 发表了一系列论文，对反作用飞轮扰动的来源、实验和数学建模进行了全面阐述[2]。

Melody于1995年利用单个反作用飞轮扰动实验数据导出了反作用飞轮组的随机扰动模型[3]。

在国内，文献[4]中详细介绍了星上扰动的来源；并对一些扰动源进行了简单的建模。

基于多退化量的动量轮剩余寿命预测方法

基于多退化量的动量轮剩余寿命预测方法摘要：动量轮是卫星姿态控制系统的关键部件,对卫星的可靠性及整体寿命有直接影响。

针对卫星动量轮的剩余寿命预测问题,提出一种基于Copula函数的多退化量下的寿命预测方法。

首先,分析了影响动量轮寿命的关键因素,选择润滑剂剩余量和电流作为退化量；其次,分别对单个退化量进行退化建模,得到动量轮剩余寿命的边缘分布函数；然后,通过Copula函数族来描述多退化量之间的相关性,并对边缘分布进行融合,得到动量轮剩余寿命的联合分布函数；最后,提出基于赤池信息准则（Akaike information criterion,AIC）模型评价的Copula函数选择方法。

关键词：寿命预测；可靠性；性能退化；Copula函数；动量轮中图分类号：TB114.3 文献标志码：A 文章编号：1005-2615（2015）03-0360-07Remaining Lifetime Prediction for Momentum Wheel Based on Multiple Degradation ParametersLiu Shengnan, Lu Ningyun,Cheng Yuehua,Jiang Bin,Xing Yan Abstract：Momentum wheel （MW） is a critical component in satellite attitude control systems. Its remaining lifetime has a direct impact on the reliability and the useful life of an on-orbit satellite. A lifetime prediction method based on multiple degradation parameters is proposed. Key factorsconnecting to the MW’s lifetime are analyzed. The lubricant remaining amount and current are selected as two degradation parameters of an in-service MW. Then, two marginal distribution functions of MW’s remaining lifetime are obtained using the two degradation parameters respectively. After that, Copula function is adopted to describe the correlation between the two degradation parameters. The joint distribution function is then derived by fusing the two marginal distribution functions. Thus, a remaining lifetime prediction model is obtained. Finally, the Akaike information criterion（AIC） is used to select the best Copula function.Key words： lifetime prediction； reliability； degradation；Copula function； momentum wheel动量轮是卫星三轴稳定控制系统中的主要执行部件,一般包括轴承组件、电机组件、壳体组件和轮体组件4个部分。

卫星动量轮故障检测与诊断方法

卫星动量轮故障检测与诊断方法卫星动量轮是一种用于调整卫星姿态和稳定的关键设备。

然而，由于工作环境的恶劣以及长时间的运行，卫星动量轮容易出现故障。

为了及时发现和诊断动量轮故障，保证卫星的正常运行，科学家们提出了多种方法和技术。

卫星动量轮故障的检测与诊断方法主要包括传感器数据分析、信号处理和故障诊断算法等方面。

首先，通过对动量轮传感器数据的分析，可以获取动量轮的运行状态信息。

例如，通过监测动量轮的转速、温度和电流等参数，可以判断动量轮是否正常工作。

此外，还可以利用传感器数据分析方法来检测动量轮故障的类型和严重程度。

信号处理技术在动量轮故障检测与诊断中起着重要作用。

动量轮的故障往往会产生特定的信号特征，通过对这些信号进行处理和分析，可以有效地检测和诊断动量轮故障。

例如，可以利用时域分析、频域分析和小波分析等方法，提取动量轮故障信号的特征参数，进而判断故障的类型和位置。

故障诊断算法也是卫星动量轮故障检测与诊断的关键技术之一。

故障诊断算法可以根据传感器数据和信号处理结果，对动量轮故障进行准确的诊断。

常用的故障诊断算法包括基于模型的方法、基于统计学习的方法和基于人工智能的方法等。

这些算法可以根据不同的故障特征和故障模式，准确地诊断动量轮故障，并给出相应的处理措施。

需要注意的是，在卫星动量轮故障检测与诊断中，还需要考虑到数据传输和处理的实时性。

由于卫星工作的特殊性，故障检测与诊断的时间窗口往往非常有限。

因此，科学家们还提出了一些快速、高效的故障检测与诊断方法，以满足卫星运行的需求。

总结起来，卫星动量轮故障检测与诊断方法是保证卫星正常运行的关键技术。

通过传感器数据分析、信号处理和故障诊断算法等手段，可以及时发现和诊断动量轮故障，为后续的故障处理提供依据。

同时，还需要考虑数据处理的实时性，以满足卫星工作的要求。

未来，随着技术的不断进步，相信卫星动量轮故障检测与诊断方法将会更加精确和高效，为卫星运行提供更好的保障。

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解决动量轮可靠性评估问题时存在很大困难。本文针对动量轮高可靠性、长寿命、失效机理复杂的特点，以性能退化试验为基础，研究基于性能退化的动量轮可靠性建模与评估技术。论文主要工作如下：动量轮性能退化试验设计。在深入分析动量轮失效机理基础上，提出动量轮
失效的主要原因是润滑系统失效，并在实验室环境下设计轴承组件试验，给出试
ｄｅｓｉｇｎｓ
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第ｉｉｉ页
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
图
目
录
图ｌ论文框架图…………………………………………………………………………６图２．１某动量轮故障统计………………………………………………………………９图２．２试验轴系结构状态………………………………………………………………１３图２．３轴系中润滑剂的分布（物理模型）…………………………………………一１４图２．４部分滚珠摩擦表面形貌照片…………………………………………………．１５图２．５试验轴承组件保持架兜孔表面…………………………………………………一１６图２．６组件轴系供油系统重量变化……………………………………………………．１６图２．７试验组件润滑损失的途径……………………………………………………。ｌ７图３．１Ｇａｍｍａ过程样本路径…………………………………………………………２０图３．２动量轮寿命分布密度函数……………………………………………………．．２４图３．３可靠度曲线图…………………………………………………………………．．２４图４．１Ｄｏｏｄｌｅ模型图…………………………………………………………………一３２图４．４口自相关系数图…………………………………………………………………．３３图４．５∥自相关系数图………………………………………………………………．３３图４．６口后验分布密度图………………………………………………………………３３图４．７∥后验分布密图………………………………………………………………．３３图４．８动量轮寿命分布密度函数………………………………………………………．３４图４．９动量轮寿命分布曲线……………………………………………………………．３４图４．１０口后验分布密度………………………………………………………………３６图４．１ｌ夕后验分布密度………………………………………………………………．．３７图４．１２动量轮寿命分布密度函数……………………………………………………３８图４．１３动量轮寿命分布曲线…………………………………………………………３８图４．１４ｔ；ｔ后验分布密度………………………………………………………………４０图４．１５∥后验分布密度………………………………………………………………４ｌ图４．１６动量轮寿命分布密度函数……………………………………………………４２图４．１７动量轮寿命分布曲线…………………………………………………………４２
国防科学技术大学硕士学位论文卫星动量轮退化过程建模与分析技术姓名：武炳洁申请学位级别：硕士专业：军事装备学指导教师：金光 20091201
国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
摘要
动量轮是长寿命卫星姿态控制系统的关键机电部件，要求在长达几年、十几年的任务时间内始终稳定可靠地工作，其寿命和可靠性是影响卫星寿命的重要因素。而且费用昂贵，可靠性试验样本和失效数据缺乏，传统寿命数据统计方法在
ｄａｔａｆｏｒｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｍｏｄｅｌｉｎｇ
ａｎａｌｙｚｉｎｇｏｆｍｏｍｅｎｔｕｍ
（２）Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｍｏｄｅｌｉｎｇ
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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
表
目
录
表３．１动量轮可靠度……………………………………………………………………２５
表４．１参数估计结果……………………………………………………………………。３３
表４．２动量轮可靠度………………………………………………………………………３５表４．３口，∥参数点估计…………………………………………………………………３７表４．４口，∥参数区间估计………………………………………………………………．．３７表４．５动量轮可靠度表…………………………………………………………………３９表４．６口，∥参数点估计…………………………………………………………………．４１
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｅｎｔ（１）Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
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估计，以及计算Ｇａｍｍａ过程首达时间的方法。在此基础上，对某型动量轮的可靠性进行了评估。实例分析表明，基于退化的可靠性建模与评估，可以解决动量轮
这样的长寿命产品小子样、无失效情形的可靠性评估问题。
性能与寿命数据综合可靠性建模与评估。为充分利用各种动量轮各种类型和来源的试验数据，提出动量轮性能退化试验数据、在轨无失效寿命试验数据联合
ｍｏｄｅｌ．Ａｔｌａｓｔ，ｗｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｌｏｎｇｌｉｆｅｐｒｏｄｕｃｔｓｓｕｃｈｚｅｒｏ－ｆａｉｌｕｒｅ．
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ｓａｍｐｌｅ
ａｎｄ
（３）Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｃｏｍｂｉｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｌｉｆｅｄａｔａ．ＴｏＵＳｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄａｔａｏｆｍｏｍｅｎｔｕｍｗｈｅｅｌｓｏｆｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｔｙｐｅｓａｎｄＳＯｕｒＣｅＳ，ｔｈｅ
建模的Ｂａｙｅｓ方法，并采用ＭＣＭＣ方法对进行模型求解。结果表明，通过综合利用两种类型的试验数据，模型精度显著提高，表明该方法的有效性。
论文最后总结了全文的内容，并对进一步的工作进行了展望。
主题词：可靠性，性能退化，Ｇａｍｍａ过程，联合建模，动量轮
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国防科学技术大学研究生院硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＭｏｍｅｎｔｕｍｗｈｅｅｌｉＳｔｈｅｋｅｙｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｌｏｎｇｌｉｆｅｓａｔｅｌｌｉｔｅ
ｐｏｓｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｗｏｒｋｒｅｌｉａｂｌｙｉｎｓｅｖｅｒａｌ