郑文颖, 许吉敏, 王 伟

(合肥工业大学 机械工程学院,安徽 合肥 230009)

搭载在侦查卫星等移动平台上的光电跟踪转台是实现对空间和地面目标捕捉、跟踪的核心装备。提高卫星跟踪转台的运动精度对升级我国国防、民用监测系统有重要的战略价值,在国务院颁发的《中国制造2025》产业规划中也提到要重点发展新型卫星等空间平台与有效载荷。目前跟踪转台的轴系普遍采用滚动轴承作为主支撑部件,其摩擦力矩特性是影响转台运动性能的最重要因素[1]。虽然卫星跟踪转台长期工作于太空微重力环境中,但其安装调试都是在地面上进行的,地面模拟试验与在轨运行实况之间存在较大误差。究其实质,在轨运行转台的摩擦力矩特性不同于地面环境,以摩擦力矩为纽带的卫星跟踪转台地面模拟试验方案才是解决上述较大误差问题的关键[2]。因此研究摩擦力矩特性对转台运动性能的影响不仅有助于转台精度的增长,同时可为地面模拟试验方案提供理论参考。

为提高卫星跟踪转台的运动精度,研究人员从摩擦补偿、控制方法、支撑部件优化设计等角度开展了大量研究。摩擦补偿分为基于摩擦模型和基于非模型2种方法。非模型补偿大多使用传统的比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制,需采用鲁棒控制器来避免极限环振荡;基于摩擦模型的补偿方法应用广泛,具体原理为根据所选摩擦模型得到一个补偿量,然后施加到控制系统中以抵消每一瞬时的摩擦力矩,其实质为一种前馈控制方法。……