罗睿智，张激扬，樊亚洪，王晓伟，吴金涛

(1.北京控制工程研究所，北京 100094；2.中国空间技术研究院，北京 100094)

0 引 言

飞轮因具有结构紧凑、不消耗工质和寿命长等众多优点而被广泛应用于卫星等中小型航天器上，实现对航天器的三轴姿态机动与稳定控制。飞轮的内部结构[1]如图1所示，其中，轴承组件是飞轮的核心，其内部存在众多活动部件。在飞轮转子高速旋转的过程中，预紧轴承[2]的滚动面波纹[3]会引起预紧力波动[4]。它与飞轮转子不平衡产生的离心力和力偶共同构成飞轮微振动的两个主要振源因素，可能激励飞轮的模态和加剧转子涡动，从而引发结构共振。飞轮转子高速旋转时产生的宽频微振动通过飞轮基座传递至航天器舱板，成为影响航天器姿态稳定和指向精度的最大干扰源[5-6]。随着用户对航天器功能性能需求的提高，飞轮微振动对航天器平台稳定性的影响日益突显出来，制约着载荷性能的进一步提升，因此针对飞轮微振动的动力学特性研究[4]和抑制[7-8]成为惯性技术发展的重要方向。

文献[9]分析了转子振动加速度信号的频谱，指出飞轮径向振动频谱中主要包括工频及高次倍频成分。文献[10]等研究了飞轮的动力学模型，将飞轮的振源简化为离散的谐波。文献[11-12]拟合了飞轮的多阶谐波。可见对飞轮微振动研究主要集中于飞轮基座上输出的微振动频率成分的来源定位和幅值拟合。它们是振源经过飞轮结构传递的结果，掩盖了振源信息。……