同平台两并列载荷的全约束装星方法研究

【摘要】空间相机的装星组件具有支撑定位和安装的功能，是相机整机系统中一个十分重要的机械组件，卫星平台的力学激励正是通过这一结构传输到空间相机上。该结构的设计也成为了保证相机成像质量的关键。论文设计了空间相机的底部装星组件，采用运动学结构形式，以解决相机的安装以及精密定位。全文的内容主要为以下几个方面：（1）分析方案设计中的约束情况。介绍了约束螺旋理论，主要包括约束螺旋的数学定义，K-G公式以及其修正形式，空间并联机构约束、自由度的求解步骤，公共约束和冗余约束在物理上的意义以及数学上的算法。使用这一理论分析两种方案的自由度，能够准确表达结构的自由度及约束情况。比较理想情况和现实中包含间隙情况下空间相机的过约束数目的差别。（2）使用计算机模拟分析，以及试验两种方式分别研究空间相机底部装星结构的动力学性能。分析了采用Hertz弹性接触理论的小间隙振动模型与没有间隙时的差别，进而使用有限元附加MPC方法进行了计算机模拟分析。加工出实物后，进行力学试验，将试验结果与模拟结果进行了分析比对。（3）两载荷并列安装于同一卫星平台上，将两相机连接以减少运输发射过程中的振动。建立了两相机连接振动模型，得到各方向上最优的连接参数。通过底部运动学支撑组件以及两相机之间的连接组件，实现了相机在轨工作时具有良好的指向精度，能够释放卫星平台内应力，同时降低了运输发射阶段的振动响应。论文提出的运动学底部装星方案具有原创性，给类似的运动学结构设计提供重要的参考。
【作者】张庆庆；
【导师】何欣；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，机械制造及其自动化，2013，硕士
【关键词】空间相机；自由度；螺旋理论；振动；有限元；运动学支撑；

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