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上海交通大学
硕士学位论文
气象卫星运动部件故障特征提取及振动特性研究
姓名:钟晓平
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:荆建平
20090101
上海交通大学硕士论文摘要
气象卫星运动部件故障特征提取及振动特性研究
摘要
气象卫星在气候预测、环境监测、防灾减灾和应对气候变化等方面具
有重要作用。但由运动部件故障导致的卫星功能失效是当前国内外气象
卫星十分突出的问题。因此,如何实施有效的地面性能检测,掌握其振
动特性,及时发现卫星运动部件可能存在的隐患,避免卫星发射上天后
出现生障,提高卫星的安全性和可靠性,具有非常重要的意义。本论文
结合上海航天局“气象卫星运动部件健康检测与可靠性评价技术”的实
际研究课题开展了以下主要工作:
运用小波分析和经验模式分解等现代信号处理方法对多种工况下的
实际气象卫星扫描结构和消旋组件地面实验数据进行了运动部件的故障
特征提取和振动特性分析,并开发了基于 Matlab 和 C++Builder 混合编程
技术的具有实时信号监测和离线分析功能的状态监测分析系统软件。
分析了扫描机构驱动电机电压变化对各运动部件故障失步的影响及
电机本身的失步特性,运用小波分析和 EMD 等方法提取并总结了扫描
机构运动部件的故障特征,为失步故障的诊断提供了理论依据。
通过地面实验模拟了消旋组件常温常压下和热真空罐内气压温度变
化等多种卫星上天后的复杂环境工况,研究了消旋组件的振动特性,为
把握卫星在轨运行期间消旋组件的运转状态给出了理论参考。
基于以上研究成果对实际两颗备选上天卫星进行了较全面的对比分
析,给出了优选结论和建议并被实际采纳,为实际卫星的健康检测提供
了理论支撑。开发的气象卫星运动部件监测软件系统目前已应用于实际
的卫星地面检测,为后续的健康与可靠性评价系统开发打下了基础。

关键词:气象卫星,小波分析,经验模式分解,特征提取,振动特性
III
上海交通大学硕士论文摘要
FAULT FEATURE EXTRACTION AND
VIBRATION CHARACTERISTICS RESEARCH
ON METEROLOGICAL SATELLITE MOVING PARTS
ABSTRACT
Meteorological satellite is of great significance to weather forecasting,
environmental monitoring, preventing and decreasing disasters, dealing with
weather changes and so on. But because of satellite moving parts fault failure,
it is a very outstanding issue that meteorological satellite has functional
failure both at home and abroad at present. Therefore, how to carry on
effective performance monitoring on ground, have mand of its
vibration characteristics, and find out possible hidden dangers of satellite
moving parts are of greater significance to the avoidance of fault failure after
the satellite being launched as well as the enhancement of security and
reliability of the satellite. Based on the research of “Health monitoring and
reliability evaluating on meteorological satellite moving parts” by Shanghai
space agency, this paper carry on the main work as follows:
Fault feature extraction and vibration characteristics analysis for
meteorological satellit