星載微推力器推進性能測量與評估方法

前言

第1章 推力測量基本原理與關鍵技術問題
1.1推力測量基本原理與系統參數標定001
1.1.1推力測量基本原理001
1.1.2測量系統的振動微分方程002
1.1.3測量系統的系統參數標定003
1.2推力測量系統的典型結構003
1.2.1吊擺結構的測量系統004
1.2.2扭擺結構的測量系統005
1.2.3懸臂梁結構的測量系統006
1.3推力測量的關鍵技術問題007
1.3.1推力器搭載測量與大品質搭載要求008
1.3.2推力或衝量測量誤差來源分析008
1.3.3推力或衝量測量的關鍵技術問題分析010

第2章 推力器的推進性能測量和評估方法
2.1推力器的推力變化012
2.1.1連續推力器的推力隨著時間變化012
2.1.2脈衝推力器的推力隨著時間變化012
2.1.3推力和平均推力013
2.2推力器推進性能和測量原理014
2.2.1常用推進性能指標014
2.2.2推進性能測量原理017
2.3推進性能的測量和評估方法017
2.3.1基於不確定度的測量和評估017
2.3.2推進性能的測量方法020
2.3.3推進性能的評估方法021

第3章 扭擺測量系統及環境雜訊抑制方法
3.1扭擺測量系統組成和振動微分方程024
3.1.1扭擺測量系統組成024
3.1.2扭擺測量系統振動微分方程029
3.2扭擺測量系統的環境雜訊與抑制方法031
3.2.1測量系統的環境雜訊干擾來源031
3.2.2推力和衝量載入干擾分析032
3.2.3環境雜訊抑制方法034
3.2.4實際系統回應測量值與系統回應測量誤差035

第4章 系統回應測量及誤差控制方法
4.1系統回應測量原理與測量誤差來源分析037
4.1.1系統回應測量原理037
4.1.2系統回應測量誤差來源分析038
4.2感測器方向誤差與位置誤差分析控制方法040
4.2.1建立感測器方向誤差與位置誤差分析模型040
4.2.2感測器方向誤差與位置誤差分析方法042
4.2.3感測器方向誤差與位置誤差控制方法044
4.3感測器極板運動誤差分析與控制方法045
4.3.1感測器極板運動誤差分析方法045
4.3.2感測器極板運動誤差控制方法047
4.4系統回應測量誤差的控制方法049
4.4.1系統回應測量誤差是誤差源049
4.4.2系統回應測量誤差來源與控制方法050

第5章 系統參數標定及誤差控制方法
5.1系統參數標定恒力方法與誤差來源分析控制051
5.1.1恒力作用下系統回應052
5.1.2系統回應平滑降噪方法054
5.1.3系統參數標定恒力方法057
5.1.4系統參數標定誤差來源分析與控制058
5.2高精度電磁恒力產生、誤差分析與控制方法059
5.2.1高精度電磁恒力產生方法和誤差來源分析060
5.2.2電磁恒力擬合誤差分析與控制方法062
5.2.3電磁恒力使用誤差分析與控制方法066
5.3系統參數標定誤差控制、分析與評估方法068
5.3.1系統參數標定誤差控制方法069
5.3.2系統參數標定誤差分析方法070
5.3.3系統參數標定誤差評估方法072
5.3.4應用舉例078

第6章 衝量測量及誤差分析方法
6.1衝量測量誤差來源分析084
6.1.1脈衝力作用下系統回應與衝量瞬間作用模型084
6.1.2衝量作用下實際系統回應分析085
6.1.3衝量測量誤差來源與影響因素分析086
6.2衝量單點估計法與誤差分析方法086
6.2.1衝量模型誤差分析與抑制087
6.2.2衝量系統回應誤差分析與抑制088
6.2.3衝量標定誤差分析與抑制090
6.2.4衝量單點估計法與誤差分析094
6.2.5應用舉例095
6.3衝量小二乘估計法與誤差分析方法098
6.3.1現有的衝量小二乘估計法099
6.3.2衝量模型誤差分析與抑制100
6.3.3衝量標定誤差分析與抑制100
6.3.4衝量系統回應誤差分析與抑制101
6.3.5改進的衝量小二乘估計法與誤差分析方法104
6.3.6應用舉例106

第7章 平均推力和總沖測量與誤差分析方法
7.1構建平均推力積分方程110
7.1.1由扭擺振動微分方程建立推力積分方程110
7.1.2由推力積分方程建立平均推力積分方程111
7.2平均推力離散化反演計算方法112
7.2.1由平均推力積分方程組構建平均推力離散化線性方程組112
7.2.2平均推力離散化線性方程組的下三角係數矩陣求逆方法114
7.2.3利用平均推力離散化線性方程組求解平均推力和總沖114
7.3平均推力離散化反演計算方法的誤差來源分析與抑制115
7.3.1平均推力截斷誤差來源與抑制115
7.3.2平均推力系統回應誤差來源與抑制116
7.3.3平均推力標定誤差來源與抑制117
7.3.4平均推力誤差和總沖誤差計算119
7.4平均推力和總沖離散化反演測量方法與誤差分析方法120
7.4.1平均推力和總沖離散化反演測量方法120
7.4.2平均推力和總沖測量誤差的蒙特卡洛評估方法123
7.4.3應用舉例126
7.5基於遞推計算的平均推力和總沖測量方法與誤差分析方法137
7.5.1基於遞推計算的平均推力和總沖測量方法137
7.5.2誤差來源分析140
7.5.3誤差抑制方法142
7.5.4計算分析146

第8章 推力測量與誤差分析方法
8.1推力離散化反演計算方法152
8.1.1由扭擺振動微分方程建立推力積分方程152
8.1.2數值積分離散化方法153
8.1.3推力積分方程組離散化為推力離散化線性方程組155
8.1.4推力離散化線性方程組的求解方法159
8.2推力離散化反演計算方法的誤差來源分析與抑制160
8.2.1推力誤差來源分析160
8.2.2推力誤差抑制163
8.3推力離散化反演測量方法與誤差分析方法163
8.3.1推力離散化反演測量方法163
8.3.2推力測量誤差的蒙特卡洛評估方法167
8.3.3應用舉例169

第9章 高平穩推力測量與尋優估計方法
9.1平穩隨機過程174
9.1.1隨機過程的數位特徵174
9.1.2平穩隨機過程和遍歷性過程175
9.1.3均值和自相關函數的估計175
9.1.4功率譜密度的估計176
9.1.5線性系統與平穩隨機過程178
9.1.6計算分析179
9.2推力的平穩隨機過程描述與測量平均推力181
9.2.1推力的平穩隨機過程描述181
9.2.2推力積分方程辛普森離散化反演測量推力181
9.2.3推力測量值線性擬合測量平均推力185
9.3推力雜訊作用下系統回應的方差分析186
9.3.1平均推力作用下系統回應分析187
9.3.2推力雜訊作用下系統回應功率譜密度、自相關函數、方差特性分析187
9.3.3推力雜訊方差的預估計191
9.4推力蒙特卡洛類比與系統回應對比尋優估計推力191
9.4.1推力蒙特卡洛模擬方法191
9.4.2類比推力作用下系統回應辛普森計算方法192
9.4.3系統回應對比尋優估計推力193
9.4.4應用舉例193

參考文獻199