一种利用单轴气浮平台测量角动量的方法.pdfVIP

第7卷 第24期 2007年12月 科 学 技 术 与 工 程 Vo1．7 No．24 Dec．20()7 1671．1819(2007)24．6479—07 Science Technology and Engineering @ 2007 Sci．Tech．Engng． 航空航天 一 种利用单轴气浮平台测量角动量的方法 许 峰 李治国 (中国科学院西安光学精密机械研究所‘，西安710119；中国科学院研究生院 ，北京100049) 摘 要 利用单轴气浮平台模拟动量守恒系统，对转动部件角动量进行耦合测量，可对转动部件输出力学特性进行评估。通 过对系统的转动惯量与角速度测量，得到转动部件的角动量大小及变化曲线，给出了试验结果及其误差分析。与直接测量方 法相比，该方法准确度好，尤其对于多自由度转动部件耦合效果的测量而言，中间环节少，物理仿真度高，可作为转动系统力 学仿真试验平台及评估系统的重要构成。 关键词 气浮平台 耦合 角动量 转动惯量 角速度 中国法分类号 V448．22； 文献标识码 B 转动部件在转动的过程中会对安装平台输出 出角动量进行测量。如需要了解力矩变化情况，则 一 定的力矩及角动量。在一些对力学特性要求较 对角动量变化曲线进行微分即可。 高的装置中，各转动部件的输出角动量，以及多个 角动量H的计算表示式为 转动部件的耦合输出应给予重点关注。例如，在卫 H=J(9 (1) 星姿控测试中，各飞轮的输出角动量，以及多个飞 (1)式中t，为被测单元的转动漩量，tO为被测单元的 轮耦合作用下的输出力矩，及角动量的大小和变化 角速度。因此，可通过对被测单元转动惯量和角速 对于整个卫星平台的姿态控制设计具有很好的参 度的测量间接得到输出角动量的大小及变化曲线。 考价值。因此，对于转动部件的输出角动量的测量 在对转动部件进行角动量和力矩测量时，可对 具有一定的工程实施意义。 转动部分直接进行转动惯量和角速度的测量。在 对整个系统进行力学特征评价时，最关心的是其相 1 测量原理 对于安装平台各自由度的扰动大小及变化情况，尤 其对于多自由度、非正交以及多个扰动耦合的情 转动部件在转动时输出的力学参数可用力矩 况。如果间接对各转动部件进行测量，然后通过耦 或角动量两种物理量表示，分别表示对安装平台作 合分析得到的综合参数会因间接环节过多而增大 用的瞬时效应和积累效应。两种物理量间可以通 检测误差，从而降低综合结果的可信度。 过微分或积分互相转换，最终误差取决于原始量的 在上述条件下，可利用耦合测量法对转动部件 测量误差以及误差传递。 的综合输出角动量进行较为直接的测量，从而减少 由于力矩测试对系统的带宽及响应延时要求 中间环节，提高测量准确度。 较高，因此在实际试验过程中往往对转动部件的输 当某个系统所受外力为零的前提下，在任一自 由度系统角动量守恒，设转轴为Z轴： 2007年8月14日收到 第一作者简介：许 蜂(1975一)，男，湖北人，副研究员，中国科 Jz(．tAg+Jo D—no=0 (2) 学院光学工程