一种应用于精密隔振平台的双曲线磁通磁轴承设计

1

作者 孟祥瑞 王常虹 +1 位作者 钟佳朋 夏红伟 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1025-1034,1042,共11页

针对精密隔振系统磁轴承存在悬浮力密度小、波动大以及耦合力大问题,设计了一种双曲线磁通结构的磁轴承(MBHFM)。首先利用等效电流法和永磁体镜像法推导了带有磁轭的双曲线磁通的磁轴承的气隙磁场和悬浮力的表达式,并分析了磁轴承悬浮... 针对精密隔振系统磁轴承存在悬浮力密度小、波动大以及耦合力大问题,设计了一种双曲线磁通结构的磁轴承(MBHFM)。首先利用等效电流法和永磁体镜像法推导了带有磁轭的双曲线磁通的磁轴承的气隙磁场和悬浮力的表达式,并分析了磁轴承悬浮力波动对隔振性能的影响。其次根据双曲线磁通的磁轴承悬浮力线性分布特点,采用电流前馈补偿方法使磁轴承获取更低悬浮力波动的恒定悬浮力。最后,对双曲线磁通的磁轴承与常见的双边Halbach结构磁轴承(MBBH)进行了仿真分析与测试。仿真结果表明所设计双曲线磁通的磁轴承样机静态悬浮力平均值为153.75 N,静态耦合力系数为0.42%,电流前馈补偿后合成悬浮力波动系数为0.15%,较双边Halbach结构磁轴承静态悬浮力密度提高了20%,静态耦合力系数减小了72.2%,合成悬浮力波动系数减小了89.3%。测试结果进一步验证了所设计样机的高性能。 展开更多

关键词 双曲线磁通的磁轴承 隔振平台 气隙磁场 力特性 悬浮力前馈补偿

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三轴气浮台自动调节平衡和干扰力矩测试 被引量：4

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作者 杨秀彬 金光 徐开 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期34-38,共5页

三轴气浮台是在地面模拟卫星姿态运动的支撑平台.为有效进行卫星地面模拟仿真,模拟卫星在外层空间的小干扰力矩力学环境,首先分析气浮台扰动力矩,针对重心相对于回转中心存在漂移时产生静态不平衡,及主惯性轴相对于回转轴存在漂移时会... 三轴气浮台是在地面模拟卫星姿态运动的支撑平台.为有效进行卫星地面模拟仿真,模拟卫星在外层空间的小干扰力矩力学环境,首先分析气浮台扰动力矩,针对重心相对于回转中心存在漂移时产生静态不平衡,及主惯性轴相对于回转轴存在漂移时会产生动态不平衡的问题,采用先手动平衡再自动平衡的方法,调节气浮台平衡;然后给出三自由度气浮台自动平衡动力学方程,在平衡调整基础上,用有效的测试手段测试气浮台的台体水平度、静不平衡力矩、干扰力矩等,为小卫星姿态控制系统的仿真提供一个有效的、精确的实验平台. 展开更多

关键词 气浮台 动量轮 自动平衡 卫星 不平衡力矩

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气浮推力轴承支撑平台平衡机制及静特性分析 被引量：5

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作者 张国渊 张谊 +1 位作者 陈国忠 李团结 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2017年第9期17-22,64,共7页

为消除或者减弱重力的影响,提出一类气浮推力轴承支撑平台方案,包括供气系统、控制系统、推力轴承、支撑平台,该平台通过调整推力轴承与平台之间间隙的气膜厚度可消减重力效应。构建该类气体推力轴承支撑方案的气体动力润滑耦合模型,包... 为消除或者减弱重力的影响,提出一类气浮推力轴承支撑平台方案,包括供气系统、控制系统、推力轴承、支撑平台,该平台通过调整推力轴承与平台之间间隙的气膜厚度可消减重力效应。构建该类气体推力轴承支撑方案的气体动力润滑耦合模型,包括气体分布与流速模型、压力分布与流量模型、可压缩气体的雷诺方程和气体压力与载荷关系。数值求解上述耦合模型,获得气体黏度系数、速度、平台载荷与轴承性能参数之间的关系。结果表明:在典型工况条件下,动力黏度系数越大,最小气膜厚度、流量和功耗随之增大;最小气膜厚度、流量和功耗也随速度的增大而增加;平台载荷的增加会导致气膜厚度和流量的降低。 展开更多

关键词 气浮推力轴承 微重力平台 静力特性 气体静压动力润滑 雷诺方程

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微孔节流气体静压止推轴承跨缝过程时变特性研究 被引量：1

4

作者 于贺春 寇新俊 +4 位作者 王文博 张国庆 王进 张素香 殷晓龙 《机床与液压》 北大核心 2023年第11期109-114,共6页

目前,大型气浮平台均采用花岗岩平台拼接而成,平台拼缝会对实验效果产生一定影响。针对上述问题,以微孔节流气体静压轴承运动中经过平台拼缝时的时变特性为研究对象,建立微孔节流止推轴承物理模型,并使用CFD软件与UDF相结合的动网格技... 目前,大型气浮平台均采用花岗岩平台拼接而成,平台拼缝会对实验效果产生一定影响。针对上述问题,以微孔节流气体静压轴承运动中经过平台拼缝时的时变特性为研究对象,建立微孔节流止推轴承物理模型,并使用CFD软件与UDF相结合的动网格技术实现轴承跨越平台拼缝的动态过程仿真,研究不同气膜厚度、进气口压力、平台拼缝位置对轴承承载力和压力分布的影响。结果表明:当平台拼缝到达微孔分布圆附近时承载力急速下降,且平台拼缝到达轴承中心时承载力下降到最小值;随着气膜厚度的增加,轴承承载力的最大损失比例随之增加,并最终稳定到0.6;平台拼缝位于供气孔分布圆之外时,轴承边缘与平台拼缝之间的承载面将失效;通过增加进气口压力,轴承承载力整体有明显提升,但承载力损失速度也明显加快。 展开更多

关键词 气体静压轴承 时变特性 微孔节流 气浮平台 承载力

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一种基于近景摄影测量的三轴气浮台连续姿态测量方法 被引量：1

5

作者 张继超 兰文琦 +3 位作者 金泽林 杨雄丹 周沛希 刘建程 《导航定位学报》 CSCD 2020年第3期69-75,共7页

针对3自由度气浮仿真实验平台的姿态测定中,现有测量手段对气浮台空间占用较大,导致缩减了气浮台可用负载的问题,提出1种基于近景摄影测量的3轴气浮台连续姿态测量方法:分析气浮平台姿态测定的任务需求,采用10参数模型对高精度工业相机... 针对3自由度气浮仿真实验平台的姿态测定中,现有测量手段对气浮台空间占用较大,导致缩减了气浮台可用负载的问题,提出1种基于近景摄影测量的3轴气浮台连续姿态测量方法:分析气浮平台姿态测定的任务需求,采用10参数模型对高精度工业相机进行标定;在气浮平台布设人工标志点,通过台体坐标系将相机坐标系下的测量值转换到真北基准下,完成气浮仿真装置姿态测量平台的搭建,实现对气浮台的连续动态测量。实验结果表明,该方法在3轴方向的重复测量误差,均优于设计的10″容差值,证明具有可行性和有效性,可以为降低航天器系统的研制风险提供参考。 展开更多

关键词 3轴气浮台 近景摄影测量 标定 真北基准 姿态角测量

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三轴气浮台桌面式平台与伞形平台性能比较

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作者 李延斌 谷建国 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2010年第2期166-170,共5页

为了比较桌面式平台与伞形平台性能上的优劣,根据航天器动力学理论推导出三轴气浮台平台任意姿态下的不平衡力矩计算公式.将平台视为柔性体,基于运动弹性动力学方法推导出在气浮台姿态改变时平台自重变形导致的质心偏移量,并利用公式计... 为了比较桌面式平台与伞形平台性能上的优劣,根据航天器动力学理论推导出三轴气浮台平台任意姿态下的不平衡力矩计算公式.将平台视为柔性体,基于运动弹性动力学方法推导出在气浮台姿态改变时平台自重变形导致的质心偏移量,并利用公式计算出桌面式平台和伞形平台在各种结构参数和载荷下的不平衡力矩,比较了桌面式平台和伞形平台的平衡敏感性和载荷适应性.计算结果表明,桌面式平台结构与伞形平台结构相比,在同一平衡点处结构各参数误差对平衡敏感性的影响小,桌面式平台比伞形平台载荷适应性好,在调整中更容易达到平衡. 展开更多

关键词 三轴气浮台 姿态 平台 运动弹性动力学 质心 不平衡力矩 平衡敏感性 载荷适应性

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气浮台轴颈轴承的参数设计 被引量：1

7

作者 於陈程 史成坤 王亮 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期115-119,共5页

单轴气浮台气体轴承由止推轴承和轴颈轴承组成,轴颈轴承虽没有负载要求,但要求具有较高的气膜刚度和一定的径向抗干扰力。对气浮台轴颈轴承按最大刚度准则进行抗干扰设计,表明轴颈轴承采用2个短轴承比长轴承更能提高刚度和抗干扰力。分... 单轴气浮台气体轴承由止推轴承和轴颈轴承组成,轴颈轴承虽没有负载要求,但要求具有较高的气膜刚度和一定的径向抗干扰力。对气浮台轴颈轴承按最大刚度准则进行抗干扰设计,表明轴颈轴承采用2个短轴承比长轴承更能提高刚度和抗干扰力。分析轴承供气孔位置、气膜间隙、供气孔数以及供气孔直径对轴承静态特性的影响,确定轴承的最佳参数以获得较大的气膜刚度和良好的静压稳定性。对设计的轴颈轴承进行径向抗干扰力校核,保证了气浮台具有良好的工作性能。 展开更多

关键词 气浮台 轴颈空气轴承 抗干扰 静态特性

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性能台转动惯量在线测量系统及误差分析 被引量：2

8

作者 杨原青 徐志刚 +1 位作者 王军义 王清运 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2018年第7期155-161,共7页

分析了扭摆法测量转动惯量的缺陷后提出了基于扭摆法的等效转动惯量在线测量方法。通过建立单自由度振动系统对航天飞行器进行物理仿真并构建测量系统模型,对模型进行了不确定度分析。通过Matlab和ADAMS的动力学仿真,对测量系统进行设... 分析了扭摆法测量转动惯量的缺陷后提出了基于扭摆法的等效转动惯量在线测量方法。通过建立单自由度振动系统对航天飞行器进行物理仿真并构建测量系统模型,对模型进行了不确定度分析。通过Matlab和ADAMS的动力学仿真,对测量系统进行设计及选型。通过仿真可知等效扭摆法具有较高的转动惯量测量精度。仿真结论对于高精度转动惯量的实验测量具有重要的参考意义。 展开更多

关键词 性能台转动惯量 气浮平台 仿真 不确定度

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用于皮卫星仿真试验的微阻尼试验平台的研制 被引量：2

9

作者 楼勇军 周海燕 贾叔仕 《机床与液压》 北大核心 2006年第10期80-82,137,共4页

用于卫星姿态控制物理仿真试验平台必须要求有极小的摩擦阻力矩,而气浮轴承正好能满足于这种应用。本文根据皮卫星的物理仿真试验的需要,设计了单轴气浮台,该平台实测阻力矩达到5×10-5N.m,满足了设计要求。并对该气浮台的关键技术... 用于卫星姿态控制物理仿真试验平台必须要求有极小的摩擦阻力矩,而气浮轴承正好能满足于这种应用。本文根据皮卫星的物理仿真试验的需要,设计了单轴气浮台,该平台实测阻力矩达到5×10-5N.m,满足了设计要求。并对该气浮台的关键技术问题进行了探讨。 展开更多

关键词 单轴气浮台 空气静压轴承 卫星姿态控制 微阻尼

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视频卫星凝视姿态跟踪有限时间控制仿真研究 被引量：6

10

作者 冯昱澍 刘昆 张文敦 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期226-234,共9页

针对视频卫星对地凝视成像的姿态控制问题,提出了一种基于双框架控制力矩陀螺(DGCMG)和反作用飞轮的卫星对地凝视姿态跟踪有限时间控制方法。推导了凝视成像时卫星的期望姿态和期望角速度;建立了视频卫星姿态跟踪数学模型;基于非线性系... 针对视频卫星对地凝视成像的姿态控制问题,提出了一种基于双框架控制力矩陀螺(DGCMG)和反作用飞轮的卫星对地凝视姿态跟踪有限时间控制方法。推导了凝视成像时卫星的期望姿态和期望角速度;建立了视频卫星姿态跟踪数学模型;基于非线性系统齐次性方法设计了一种有限时间控制算法;进行了数值仿真和半实物仿真。仿真结果表明,该方法能够实现视频卫星对凝视姿态跟踪,可使闭环系统状态有限时间收敛并具有很好的鲁棒性。 展开更多

关键词 视频卫星 凝视成像 有限时间控制 单轴气浮台

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单排节流孔气浮导轨承载力的数学模型改进与校验分析 被引量：1

11

作者 莫德云 马平 +1 位作者 连海山 弓满锋 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期88-94,共7页

以单排节流孔形式的气浮导轨为研究对象,在当前工程上常用的数学模型基础上提出把导轨分为主承载区和端部承载区的改进方案,并编写了相应的承载性能计算器;建立气浮导轨的有限元模型对改进方案的端部压力场进行校验,通过实验对改进方案... 以单排节流孔形式的气浮导轨为研究对象,在当前工程上常用的数学模型基础上提出把导轨分为主承载区和端部承载区的改进方案,并编写了相应的承载性能计算器;建立气浮导轨的有限元模型对改进方案的端部压力场进行校验,通过实验对改进方案计算的承载力进行校验。结果表明:改进方案能获得更准确的气膜压力和流场工况;改进前后的气浮导轨承载力数学模型求得承载力随气膜厚度变化的趋势与实验数据一致,但对比实验结果发现,改进后的数学模型平均偏差为13.3%,较改进前的计算精度提高约6.1%;尤其当导轨面宽度、节流孔到端部间距、节流孔间距三者有较大差值时,改进模型能更好地指导气浮平台设计。 展开更多

关键词 气浮导轨 承载力 数学模型 数值算法

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卫星干涉式垂直探测仪图像导航配准成像试验方法

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作者 王田野 吕旺 +3 位作者 宋效正 信思博 董瑶海 顾强 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期132-138,共7页

干涉式垂直探测仪(GIIRS)是气象观测的重要有效载荷,对卫星平台的稳定性要求很高,采用图像导航配准技术可解决星上活动部件运动、卫星平台姿态抖动对GIIRS成像的影响。为了在地面验证GIIRS的成像性能,文章提出图像导航配准成像试验方法... 干涉式垂直探测仪(GIIRS)是气象观测的重要有效载荷,对卫星平台的稳定性要求很高,采用图像导航配准技术可解决星上活动部件运动、卫星平台姿态抖动对GIIRS成像的影响。为了在地面验证GIIRS的成像性能,文章提出图像导航配准成像试验方法。利用3轴气浮台模拟3轴稳定卫星零重力下的自由转动,利用GIIRS样机模拟GIIRS的成像特性和在轨扰动,验证了动力学补偿特性和图像运动补偿特性。试验结果表明:采用图像导航配准成像试验方法,卫星特定频率下的姿态稳定度提升了80.8%,图像运动补偿精度优于13.78μrad,满足GIIRS成像需求。 展开更多

关键词 卫星干涉式垂直探测仪 图像导航配准 成像试验 3轴气浮台

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对接控制设备仿真试验失重状态模拟三自由度气浮平台设计 被引量：3

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作者 张海鑫 高泽普 邱伟 《液压与气动》 北大核心 2017年第11期87-91,共5页

对接控制设备仿真试验失重状态模拟三自由度气浮平台是为某空间对接控制设备的全物理仿真模拟验证试验设计的。通过对平台气浮功能及运动功能的设计,确定了气控系统工作原理及元件选型;在结构方面,注重运动的平稳性和模块化、集成化设计... 对接控制设备仿真试验失重状态模拟三自由度气浮平台是为某空间对接控制设备的全物理仿真模拟验证试验设计的。通过对平台气浮功能及运动功能的设计,确定了气控系统工作原理及元件选型;在结构方面,注重运动的平稳性和模块化、集成化设计,采用分层布局的框架式结构,保证平台重心在水平面投影方向与水平面几何中心尽可能接近。气浮平台样机完成后进行了验证试验,可满足被试设备试验的需要。设计思路和方法正确,对用于模拟失重状态试验的多自由度气浮系统设计,具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 气浮平台 三自由度 失重状态模拟 气浮轴承 气动喷嘴

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基于轨迹的平面气浮台质心实时标定方法 被引量：2

14

作者 康国华 王强 +2 位作者 刘奇弦 吴佳奇 赵腾 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期818-824,共7页

针对微小卫星半物理仿真系统中平面气浮台质心位置变化的问题,提出了一种基于位置观测的质心标定方法。通过测量平面三轴气浮台台体上的任意三个固定点的实时运动轨迹并进行傅里叶分析,有效地将位置信号中的交流分量提取出来,获得被测... 针对微小卫星半物理仿真系统中平面气浮台质心位置变化的问题,提出了一种基于位置观测的质心标定方法。通过测量平面三轴气浮台台体上的任意三个固定点的实时运动轨迹并进行傅里叶分析,有效地将位置信号中的交流分量提取出来,获得被测点的旋转半径,从而实时标定三轴气浮台的质心,并为气浮台惯量的标定奠定基础。数据仿真和实验结果表明,在一般的平面气浮台仿真试验环境下,可以实现5 mm的质心标定,标定精度高、误差稳定。此方法可用于变质心卫星在轨监测以及组合体卫星质心惯量的标定。 展开更多

关键词 质心标定 傅里叶变换 平面气浮台 运动轨迹 转动惯量

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