中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

卫星上的运动机构工作时不可避免地会产生微振动，过大的微振动会导致高精度光学系统的分辨率急剧降低，严重影响成像质量。而随着光学卫星的成像要求越来越高，微振动抑制设计也逐渐成为卫星设计中不可或缺的一环。
为了解空间载荷真实微振动水平、制定隔振设计方案并预测抑制效果，需要在地面测试阶段精确测量关心载荷所在模块的微振动，由于卫星载荷模块除包含了微振动振源外，还包含了光路、供电、控制等多个系统以及支撑框架等机械结构，整个模块的质量和体积往往会比较大，使用现有商用微振动测力台进行微振动测试时，被测模块和测力台的结构耦合会导致测试结果严重失真。为解决模块级卫星载荷微振动测试问题，本文对适用于大型空间载荷的微振动测力台及其配套系统展开了研究。
针对现有测力台尺寸和刚度不足的问题，本文设计、制造并测试了一种大尺寸、高刚度测力台。通过结构优化和仿真分析，确认了采用五传感器的布局方式，通过在中心位置增加支承的设计方案，在保证大承载能力的同时提升了测力台刚度。经过参数优化，最终设计的测力台上面板尺寸达到500 mm×500 mm，仿真结果为固有频率1025.6 Hz，实测固有频率996.1 Hz，仿真值与实际值误差为3.0%，这一结果证明了所使用仿真优化手段对固有频率模拟的准确性，同时，实测结果表明所设计的测力台达到了精确测量微振动的基本硬件要求。
由于微振动在测试过程中容易受到非线性因素的影响，为排除相关因素，本文进一步针对测力台的非线性标定展开了研究，提出了基于迁移学习的深度神经网络标定方案。在10~600 Hz 的标定频段上，三向力和三向力矩输出（Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz）最大误差分别低于4 % 和8 %，使用测试集数据进行测试，标定频段内六向输出平均误差为2.38 %、1.39 %、2.80 %、2.18 %、2.65 %和1.90 %，满足精确测量微振动的要求。
为高效利用所设计的测力台进行微振动测试，本文还进行了微振动数据处理系统的研究，进行了测力台的配套软件系统设计，并提出了一种多步坐标变换算法以解决传感器数据变换计算复杂的问题，同时通过实验验证了工程中直接应用空间力合成理论进行多传感器数据合成的有效性。所设计的算法和软件已经成功应用在中国巡天空间望远镜星冕仪模块的微振动测试中。