摘要：针对基于滤波器的预测方法由于依赖模型精度而导致长周期预测精度低的问题,提出了一种基于滤波器和长短期记忆(LSTM)网络的融合故障预测算法,实现航天器飞轮执行器缓变故障的预测。首先,分别设计了小批量标准化LSTM网络和趋势识别模块,二者串联组成神经网络预测器提高对时序预测的准确性。然后,利用递归最小二乘(RLS)参数估计原理改进卡尔曼滤波器更新过程,以增强对时序预测误差的鲁棒性。在此基础上,将神经网络预测器输出的预测值与改进后的滤波器相融合,获得未来时刻的预测残差项实现迭代更新和预测,克服了滤波器算法对模型的依赖,提高了预测精度。最后,设计仿真实验比较了三种神经网络预测器的时序预测性能,并考虑飞轮轴承性能退化故障,利用所提融合预测算法判断出飞轮在856 s时性能退化达到阈值,预测时间误差为36 s,从而验证了预测算法对缓变故障的有效性。

摘要：以某型减摇陀螺装置飞轮为研究对象,采用ANSYS Workbench建立有限元模型,对飞轮进行模态分析,计算飞轮自身的临界转速并绘制坎贝尔图;结合飞轮本身的不平衡量,通过谐响应分析方法得到飞轮的稳态不平衡响应曲线。结果显示:飞轮的1阶临界转速为8732.5 r/min,工作转速低于1阶临界转速的70%,不会产生共振;在不平衡量的作用下,飞轮在202 Hz、218 Hz下会产生明显的共振现象,该频率远高于飞轮的工作转速,因此在飞轮正常工作时不会受到飞轮不平衡量引起的共振。证明该型减摇陀螺装置飞轮设计的合理性,同时对后续同类型飞轮的设计提供仿真参考。

摘要：提出了一种采用差分结构设计,硅钢片作为铁芯的双E型互感式差分位移传感器,分析了该传感器的基本原理并采用有限元仿真得到传感器最佳线性度时对应的线圈匝数,相对于传统双U型结构,双E型互感式差分位移传感器的测量范围更大,线性度更好。原理样机的试验结果表明,当磁浮飞轮转子间隙在0~1.5 mm之间线性变化时,双E型互感式差分位移传感器的线性度为3.87%,满足磁浮飞轮转子位移测量要求。另外,双E型互感式差分位移传感器还具有结构简单,价格低廉,便于安装的优点。

摘要：磁力轴承是集电磁学、转子动力学、传感技术、控制工程等学科知识为一体的典型机电一体化产品,在高速、洁净、低功耗、低振动等应用场景具有机械轴承无法比拟的优势,但同样存在诸多技术难点。基于磁力轴承的发展历程,重点对磁力轴承的类型、工作原理、控制算法、控制硬件进行了综述和分析;介绍了磁力轴承功率放大器技术、控制技术、监测技术,以及设计、制造、系统集成等方面的关键技术;对磁力轴承目前在高速电动机、透平机械、人工心脏、储能飞轮、磁悬浮推进器、磁悬浮高速电主轴等方面的应用情况进行了梳理;提出了磁力轴承承载力、精度及可靠性、跌落保护、环境适应性、标准化、成本等面临的问题,并预测了磁力轴承的未来发展趋势。

摘要：针对水稻机械化直播田间作业环境非结构化、作业对象生物性和作业功能复杂的现状,设计了一种仿形防滑移复式多功能的气力集排式水稻直播机动力底盘,其包括多功能机架、镇压筒和开沟器等零部件。通过对关键部件机架的静力学、动力学结构仿真分析和重心分析,采用6阶模态振型有限元分析计算了动力底盘与牵引拖拉机的共振频率,验证了设计的合理性。田间试验结果表明,直播机行间播种变异系数为4.27%~6.16%,实现了开沟覆土镇压仿形一体作业,底盘地轮滑移率为7.68%,可满足气力集排式水稻直播机工作的稳定和效率要求。

摘要：飞轮是空间卫星的执行机构,性能好坏决定卫星能否正常运行。当前飞轮测试系统功能单一化,测试系统定期校准手工效率低。围绕实际需求研制一套多功能通用化自动测试平台。基于QT开发框架,开发了可以兼顾多型号和多协议的模块化软件的飞轮测试平台,可以完成6路飞轮控制板自定义的定时功能的串/并行测试,实现一键测试功能和定期自动校准功能。经过试验表明该测试系统解决了传统意义上的一台测试系统只能测试一台飞轮产品的问题,提高了测试效率。在实际的应用中,解决了计量标定人员在定期校准时手动校准的复杂操作问题,克服了易出错、准确性偏低等一系列问题。

摘要：针对光学遥感卫星飞轮微振动引起的成像质量下降问题,设计了一种组合隔振装置,并采用仿真分析与实验测试相结合的方法对隔振方案设计的合理性进行验证。首先,将测量的飞轮扰振数据引入光学卫星的有限元模型中,计算出飞轮扰振对光学相机的像素偏移影响;其次,设计了组合隔振方案并基于有限元方法对其隔振效果进行验证;最后,搭建了光学成像微振动实验测试平台,对不同转速下飞轮微振动造成的像素偏移影响进行精确测量。实验结果表明,组合隔振装置对300 Hz以上高频段飞轮扰振有较大衰减作用,最大像素偏移降到0.01个像素以下,隔振效率达到80%以上;通过对比可知,实验测试与仿真计算得到的像素偏移结果在低频段一次谐波响应及模态响应表现出较好一致性,但在高频段二者存在一定偏差。

摘要：为了分析飞轮产生的微振动对高分辨率卫星成像质量的影响,建立了某高分辨率卫星的结构动力学模型,测量飞轮在轨工作时产生的微振动,并基于整星层次计算卫星在飞轮扰动下视轴误差。计算结果表明该高分辨率卫星光学成像系统的视轴误差的关键模态为第8与9阶模态,主镜与次镜对视轴误差贡献最大,可以优化主镜与次镜相关结构参数提高光学卫星的成像质量。为验证整星结构设计与微振动分析优化的准确性与合理性,针对整星初样开展地面微振动试验,该卫星在轨姿控系统为偏置动量轮设计,通过星上Z/Y轴动量轮模拟在轨实际工作转速,分别在卫星悬吊状态以及固支状态下测量了卫星颤振情况。分析与试验结果表明:整星微振动时角位移的仿真计算结果与试验结果相比,其相对误差α为11.13%,绝对值为0.009 94″,小于0.01″,初步认为在轨遥感图像质量不会受微振动影响而退化,并为光学遥感卫星的微振动设计提供了参考。

摘要：磁悬浮动量轮系统中,为避免中频段存在的两个结构模态振动破坏系统的稳定运行,采用特殊的控制方法对其进行抑制。为获取结构振动参数,通过一种非参数频域辨识方法对系统模型进行辨识,辨识结果显示其中一个结构共振频率随控制器刚度变化而发生显著变化。由于理论建模存在困难,使用一种基于叠代过程的方法抑制共振,叠代过程包括辨识与控制器参数的调整。在进行控制器设计时,分别采用基于零极点对与μ综合的方法进行控制器设计。试验证明叠代过程是有效的,两种方法设计出来的控制器均可以很好地抑制系统结构模态的振动。

摘要：通过对磁悬浮飞轮陀螺力学进行研究,并分析电磁力对转子章动、进动特性的影响,将磁轴承电磁力对飞轮转子的作用分成四种基本支承成分,分别讨论它们对转子章动与进动稳定性的不同影响。控制器可通过调整四种基本成分在总的电磁力中的比重,改变转子章动、进动的阻尼特性,实现转子的高速稳定运行。基于这些分析,总结出磁悬浮飞轮控制器设计的基本原则。该原则为高速下磁悬浮飞轮转子系统控制器的设计指明方向。