衛(wèi)星用陀螺電機(jī)振動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、陀螺儀作為基本的慣性姿態(tài)敏感器已經(jīng)廣泛地用于國內(nèi)外各類衛(wèi)星的姿態(tài)控制和軌道控制系統(tǒng)中,是衛(wèi)星的導(dǎo)航與制導(dǎo)控制系統(tǒng)的核心部件,它的定位精度和工作可靠性至關(guān)重要,直接影響著衛(wèi)星執(zhí)行任務(wù)的成敗。陀螺電機(jī)為陀螺儀提供動量矩,其生產(chǎn)質(zhì)量、運(yùn)轉(zhuǎn)性能直接決定著陀螺儀的工作可靠性及使用壽命等性能。所以進(jìn)行陀螺電機(jī)的振動狀態(tài)監(jiān)測具有重要意義,可以準(zhǔn)確地判斷陀螺電機(jī)是否存在故障,提高陀螺電機(jī)篩選的工作效率,確保安裝在陀螺儀上的陀螺電機(jī)安全可靠地運(yùn)轉(zhuǎn),減少不

2、必要的經(jīng)濟(jì)損失。
　　本文從陀螺電機(jī)的振動信號獲取的角度出發(fā),設(shè)計(jì)了陀螺電機(jī)振動信號測試實(shí)驗(yàn)臺。基于模態(tài)分析理論,采用有限元分析軟件完成實(shí)驗(yàn)臺模態(tài)分析,結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)臺安全可靠,不會與陀螺電機(jī)電源驅(qū)動頻率發(fā)生共振。采用雙通道信號發(fā)生器和功率放大器設(shè)計(jì)陀螺電機(jī)驅(qū)動電源,選用合理的傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試陀螺電機(jī)的振動信號,為陀螺電機(jī)振動狀態(tài)監(jiān)測提供數(shù)據(jù)源。
　　獲取陀螺電機(jī)的振動信號后,基于小波包分析理論

3、,采用“db3”正交小波包完成振動信號3層小波包分解,得到8個分解子頻帶信號,基于Mallat算法完成子頻帶信號的重構(gòu),根據(jù)陀螺電機(jī)轉(zhuǎn)子和軸承的典型振動故障特點(diǎn),提取相應(yīng)的陀螺電機(jī)振動狀態(tài)特征信息,將它的功率譜圖與預(yù)先制定參考標(biāo)準(zhǔn)作比較分析,完成陀螺電機(jī)振動狀態(tài)監(jiān)測。經(jīng)過仿真算例和實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)的驗(yàn)證,小波包分析可以將陀螺電機(jī)轉(zhuǎn)子和軸承的振動狀態(tài)特征信息有效地提取出來,實(shí)現(xiàn)陀螺電機(jī)振動狀態(tài)監(jiān)測。
　　本文運(yùn)用 C++編程語言和 Ma

4、tlab R2010a,采用“自頂向下”的模塊化設(shè)計(jì)方法,基于“消息加響應(yīng)”編程模式依次實(shí)現(xiàn)了陀螺電機(jī)振動信號數(shù)據(jù)采集功能模塊、振動信號時域和頻域分析功能模塊、振動故障特征頻率計(jì)算功能模塊、陀螺電機(jī)振動狀態(tài)監(jiān)測功能模塊;采用 Access2003數(shù)據(jù)庫編寫了陀螺電機(jī)工況數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫,存儲和輸出振動測試數(shù)據(jù),以便用戶查詢、調(diào)用歷史工況數(shù)據(jù)。
　　在完成傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的標(biāo)定后,現(xiàn)場測試陀螺電機(jī)的振動信號和轉(zhuǎn)速信號,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)