利用卫星陀螺数据辨识整星挠性振动模态参数的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用卫星陀螺数据辨识整星挠性振动模态参数的方法，利用卫星在轨喷气控制后欠阻尼自由振动时期陀螺测量的姿态角速度数据辨识整星挠性振动模态参数。整星挠性振动模态参数包括在轨挠性振动模态频率和模态阻尼比。辨识过程仅利用卫星平台装载的陀螺测量数据进行分析处理，不使用挠性附件上安装的位移、速度、加速度振动传感器。本方法仅利用卫星平台现有惯性姿态敏感器的测量数据进行分析处理。避免了因安装其他振动传感器而增加的卫星设计、制造难度和在轨运行的风险。辨识出的整星挠性振动模态参数可以为空间挠性部件的结构设计、结构健康监测、结构故障诊断、结构振动控制等方面的应用提供必要的支持。

Identification of flexible vibration modal parameters of the whole satellite using satellite gyro data

【技术实现步骤摘要】
利用卫星陀螺数据辨识整星挠性振动模态参数的方法
本专利技术涉及卫星数据辨识领域，具体地，涉及一种利用卫星陀螺数据辨识整星挠性振动模态参数的方法。
技术介绍
随着航天技术的不断发展，大型空间结构已经是航天领域中的一个重要发展方向，也将是空间开发必备的基础设施【于登云,夏人伟,孙国江.在轨航天器动力学参数辨识技术研究.中国空间科学技术，2008年2月，第1期】。为获取挠性卫星结构动力学特性，常采用有限元建模、地面试验和在轨辨识等方法计算振动模态参数。有限元建模过程中的模型简化、条件假设等影响了模型精度，特别是难以对铰链等接触式机构精确建模。由于重力和大气阻力等因素的影响，大型挠性结构很难在地面进行组装并实施全尺寸的动力学参数辨识试验。因此，对于带有大型挠性附件的航天器，难以通过有限元建模或地面试验得到精确的结构动力学参数。基于上述因素，对太阳阵、空间展开天线等大挠性结构进行在轨模态参数辨识研究是十分迫切和必要的，同时也具有较高的理论意义和实际应用价值。挠性卫星结构动力学参数包括模态频率、模态阻尼、阵型、耦合系数等，这些参数具有重要的物理意义，可以为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用卫星陀螺数据辨识整星挠性振动模态参数的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：选取卫星在轨喷气闭环控制后的欠阻尼自由振动区的i轴(i＝X,Y,Z)姿态角速度测量数据ω

【技术特征摘要】
1.一种利用卫星陀螺数据辨识整星挠性振动模态参数的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选取卫星在轨喷气闭环控制后的欠阻尼自由振动区的i轴(i＝X,Y,Z)姿态角速度测量数据ωi(t)进行分析；
步骤2：根据地面挠性卫星动力学分析计算结果，设置i轴方向的关注振动频带为[f1,f2]Hz，利用带通滤波器对欠阻尼自由振动区姿态角速度测量数据ωi(t)进行滤波处理，剥离i轴姿态角速度信号中的长周期运动和高频振动分量，仅保留关注频带内的振动信息，得到滤波后的i轴姿态角速度ωi′(t)；
步骤3：对滤波后i轴姿态角速度ωi′(t)进行功率谱密度分析，功率谱密度在关注振动频带[f1,f2]Hz区间内最大值的对应频率即为关注模态的在轨振动频率fi；
步骤4：根据挠性振动模态变量与整星姿态动力学关系式将滤波后的i轴姿态角速度ωi′(t)转化为模态变量的一阶导数再对模态变量的一阶导数进行积分，获得模态变量的时间序列ηi(t)；
步骤5：提取模态变量ηi(t)的振动外包络点yi以及其对应的时间ti，用指数函数对其振动外包络进行拟合，得到拟合系数ai、bi，根据振动包络与阻尼比关系式可计算i轴振动模态的阻尼比ξi。


2.根据权利要求1所述的利用卫星陀螺数据辨识整星挠性振动模态参数的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周徐斌，董瑶海，吕旺，沈毅力，满孝颖，薛景赛，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31