大型太阳电池阵模态试验方法

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1、第30卷第2期航天器环境工程2013年4月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING155卫星产品多轴随机振动试验条件制定方法初探21,21,2刘沫，冯咬齐，何玲（1.可靠性与环境工程技术重点实验室；2.北京卫星环境工程研究所：北京100094）摘要：卫星产品多轴随机振动试验技术的难点之一是试验条件的制定。文章分析了多轴随机振动试验条件制定的理论基础，并就多轴随机振动试验条件的工程处理方法从模型使用、简化处理、互谱设计、时域信号等4个方面进行了探讨，最后从简化处理、遥测数据分析

2、、仿真计算和现有试验数据分析对比4个角度对卫星产品多轴随机振动试验条件的制定思路提出了建议。关键词：卫星产品；多轴随机振动；试验条件；相干函数；功率谱密度中图分类号：416.2文献标志码：A文章编号：1673-1379(2013)02-0155-05DOI:10.2969/j.issn.1673-1379.2013.02.0090引言感器之间都存在相互作用，各个控制点的响应是多个振动台共同作用的结果。假定“多振动台-试件现阶段卫星产品的随机振动试验主要是单轴安装平台-试件结构”组成的耦合系统的输入输

3、出的，即一次试验只做一个轴向。而在振动环境模拟符合线性关系，则多轴振动试验系统在频域中的数试验领域，多轴振动试验是重要的试验研究内容，学表达式为因为由多个振动台同时激励并使试验件在多个轴向Y(f)=H(f)X(f)，(1)上同时产生运动的试验，能更真实地反映试件的实式中：Y(f)是振动系统响应矢量；H(f)是传递函数际受力状态。目前欧洲、美国、日本等地区和国家矩阵；X(f)是振动控制系统驱动信号矢量。在频域的几个军工行业试验中心已装备了多轴振动试验系[1-2]内，以三轴随机振动试验为例，给出要求的系

4、统响统，用于做各种机载和车载武器的可靠性试验。应谱矩阵为将多轴随机振动试验技术应用到卫星产品上，能大大sss提高试验环境的真实性，可以给卫星产品的研制提供xxxyxz更好的结构性能考核方法。S=sssyxyyyz，(2)多轴振动试验条件的制定是多轴振动试验技ssszxzyzz术的关键。与单轴振动试验相比，多轴振动试验在产生的随机驱动信号矢量X(f)应使系统相应的响条件制定方面要更为复杂。以多轴随机振动试验为应矢量Y(f)具有与S相符合的谱矩阵。其中，对于例，其试验条件除需要规定多

5、个控制点的参考自谱多轴随机振动试验控制，其驱动信号为外，还需要规定各个控制点之间的相干系数和相位-1X(f)=H(f)K(f)S(f)，(3)[1]角，也就是参考互谱。目前，行业内关于卫星产式中：K(f)是对响应谱矩阵S进行Cholesky分解产品多轴随机振动试验条件的制定缺乏相应规范，本生的下三角矩阵；S(f)是谱密度为1的独立白噪声文拟就此开展初步探讨。[3-4]谱矩阵。1多轴随机振动试验条件制定的理论基础多轴随机振动试验条件，以三轴为例，按上述在多轴振动试验中，每个振动台与控制响应传矩阵S的方

6、式定义，称之为参考谱矩阵。对每一个————————————收稿日期：2012-11-08;修回日期：2012-11-23基金项目：国家973项目（编号：613133），CAST创新基金项目作者简介：刘沫（1986—），男，硕士研究生，研究方向为动力学环境工程；E-mail:mo-liu@hotmail.com。冯咬齐（1963—），男，博士学位，研究员，研究方向为航天器力学环境工程。156航天器环境工程第30卷频率，矩阵包括9个元素，其中对角元素为3个方向其中：的自功率谱密度，非对角元素为方向间的互

7、功率谱2jϕxys=γsse；(8)xyxyxxyy密度：自功率谱密度（以下简称自谱）是个实数，可按单轴随机振动的方法用预示、遥测、包络等方2jϕyzs=γsse；(9)yzyzyyzz法得到；互功率谱密度（以下简称互谱）是复数，难以用例行方法得到。s=γ2ssejϕzx。(10)zxzxxxzz一般情况下，互谱由下面两种方法给出：将式(8)～式(10)代入式(7)，则有不等式1）由实测谱矩阵来定出互谱，实测值可能来2221−−−+γγγ2cos(ϕϕϕ++⋅)自于典型载荷条件下的真实试验。这样做的

8、好处在xyyzzxxyyzzx222γγγ≥0。(11)于，参考谱矩阵物理可实现。从数学角度，可以证xyyzzx明这样的参考谱矩阵是半正定的。这个不等式是保证参考谱矩阵半正定的必要条2）通过确定相干系数和相位来确定互谱。互件。将设置的相干系数和相位代入上面的不等式可谱可以由自谱、相干系数和相位定出。例如，在x、以验证设置的值是否物理可实现。如果确定了γxy与y方向间的互谱sxy为γyz，那么可以通过这个不等式确定γzx的范围。简化2jϕxy起见，令φ=0、φ=0、φ=