杨秀彬 ，常 琳，金 光

(1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033;2.中国科学院 研究生院，北京100039)

1 引 言

随着航天事业的发展，人们对对地观测小卫星的拍照精度要求越来越高。对地拍照高分辨率成像意味着相对较小的视场孔径角，而要实现对敏感区域大范围拍照，就要求小卫星具有快速的机动能力，即要求卫星姿态控制系统能够提供足够大的控制力矩。单框架控制力矩陀螺( Single Gimbal Control Moment Gyro，SGCMG) 既具有力矩放大能力，能够提供更大的控制力矩，又能精确连续地输出力矩，并且不消耗燃料，不会对光学设备和飞行环境造成污染［1-4］，因此，控制力矩陀螺以能提供较大的角动量能力成为姿态控制执行机构的首选配置。然而，控制力矩陀螺转子质量分布的微小不平衡会在高速旋转过程中对卫星产生方向和大小均随时间而改变的扰动，引起卫星的振动响应、姿态扰动响应和颤振响应，进而影响遥感卫星对地成像的质量。

目前，关于控制力矩陀螺的动不平衡干扰力矩对高分辨力相机成像影响的分析研究未见报道，因此，研究SGCMG 转子动不平衡对卫星成像的影响可以为SGCMG 在卫星相机上的应用提供论证，进而对SGCMG 的减震措施提供依据。本文对SGCMG 转子高速旋转时动不平衡导致的TDI CCD 成像质量的下降进行了理论分析与模拟仿真。

2 陀螺转子的动不平衡分析

根据SGCMG 工作原理，SGCMG 转子在高速旋转工作过程中转速是恒定的，SGCMG 通过沿框架轴的进动来产生陀螺控制力矩，以抵消外部扰动力矩或按要求进行机动。……