空间相机隔振系统的优化方法.pdf

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1、航天返回与遥感第35卷第4期36SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2014年8月空间相机隔振系统的优化方法孙德伟杨佳文赵野李博（北京空间机电研究所，北京100094）摘要为了减小卫星发射和在轨阶段的振动对空间相机成像品质的影响，文章对空间相机隔振系统的建模和优化方法进行了研究。使用复刚度模型表示隔振器，用拉格朗日方法建立系统动力学方程。选用了系统质心位置的加速度和转角的均方根值作为目标函数，采用多目标优化算法NSGA-Ⅱ在随机振动条件下对隔振系统的进行优化。优化结果给出了隔振系统的刚度系数和

2、耗散系数的最优解集。根据某空间遥感器的实例计算出一组最优隔振器参数，验证了这种优化方法的可行性。这个最优解的集合可以作为隔振系统结构选型和初始设计的输入条件，提高隔振器前期优化设计的效率和计算的准确性。关键词隔振系统复刚度多目标优化最优解集空间相机中图分类号:TH113.1文献标志码:A文章编号:1009-8518(2014)04-0036-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.04.005OptimizationMethodofIsolationSystemofSpaceCameraS

3、UNDeweiYANGJiawenZHAOYeLIBo（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractInordertoreducethevibrationimpactontheimagequalityofspacecameraduringthesatellitelaunchingandon-orbit,anoptimizationmethodoftheisolationsystemisstudiedinthispaper

4、.Firstly,thecomplexstiffnessmodelisappliedtodescribetheisolatorandthesystemdynamicequationisestablishedbyusingLagrangemethod.Then,thesquarerootvaluesofaccelerationandangleinthecenterofmassselectedasobjectfunction,amulti-objectoptimalalgorithm—NSGA-Ⅱisemployedtoop

5、timizetheisolationsystemun-derrandomvibrationenvironment.Atlast,theparetooptimalsetofstiffnessanddissipationcoefficientsofisolationsystemisexhibitedintheoptimizationresult.Asetofoptimalparametersofvibrationisolatoriscal-culatedthroughanexampleofaspacecameraandthe

6、feasibilityofthisoptimizationmethodisverified.Thisparetooptimalsetcanbeusedasabasiccriterionofstructureselectionandinitialdesignofflexiblesupporterstoimprovetheaccuracyofcalculationandtheefficiencyofoptimizationdesignoftheisolator.Keywordsisolationsystem;complexs

7、tiffness;multi-objectoptimization;paretooptimalset;spacecamera0引言遥感技术的发展对星载光学有效载荷的指向精度和成像稳定性提出了严格要求，而指向精度和成像稳定性对振动十分敏感。振动产生的原因包括：卫星平台上由于调整姿态（动量轮变速转动或喷气）、指收稿日期：2014-02-20基金项目：国家重大科技专项工程第4期孙德伟等:空间相机隔振系统的优化方法37向控制、太阳翼调整等运动，这些运动可以用姿态稳定度、颤震或抖动幅度来表示。卫星上的多种振动频率最大点在第一阶共振

8、频率的共振点附近，一般卫星的基频为20~40Hz，而高频振动频率可以达到[1-3]2kHz以上。另一方面，在卫星入轨之前的发射阶段也要保证有效载荷的振动处于设计所允许的范围内，以免破坏有效载荷。高阻尼柔性连接结构是一种综合解决上述问题的有效方法，而对柔性连接结构的力学和物理学特性的研究则是保证此类方法有效性的关键。事