星載天線雙軸定位機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性分析.pdf

1、航天科技的發(fā)展對(duì)航天產(chǎn)品的可靠性和壽命提出了越來(lái)越高的要求，“高可靠”和“長(zhǎng)壽命”已經(jīng)成為航天產(chǎn)品未來(lái)追求的目標(biāo)。通信衛(wèi)星作為航天產(chǎn)品的重要組成部分，提高其壽命和可靠性已成為非常重要的任務(wù)，但是由于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的逐漸復(fù)雜化和有效載荷的不斷增加，對(duì)其指向的精確控制變得越來(lái)越困難。星載天線雙軸定位機(jī)構(gòu)作為較為常用的星載天線控制機(jī)構(gòu)，對(duì)提高天線系統(tǒng)的指向精度，進(jìn)而保證衛(wèi)星發(fā)射和運(yùn)行的可靠性具有重要影響。
　　然而，常規(guī)的系統(tǒng)可靠性分析往往有

2、兩個(gè)基本假設(shè)：①系統(tǒng)及其單元只有“完全正?！焙汀巴耆А眱煞N狀態(tài)；②單元之間的失效相互獨(dú)立。這樣的假設(shè)能夠簡(jiǎn)化問(wèn)題以便于求解，但常不能真實(shí)地反映實(shí)際情況。隨著對(duì)失效機(jī)理和規(guī)律的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)及單元在失效過(guò)程中往往表現(xiàn)出多狀態(tài)的特征，并且系統(tǒng)中單元的失效有時(shí)并不是相互獨(dú)立的，尤其對(duì)一些大型、復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，獨(dú)立失效只是一種很特殊的情況，而相關(guān)失效是更為普遍的現(xiàn)象。
　　本論文針對(duì)星載天線雙軸定位機(jī)構(gòu)，圍繞系統(tǒng)可靠性，并著重

3、于多狀態(tài)可靠性和失效相關(guān)性開(kāi)展研究，其主要內(nèi)容如下：
　　(1)提出了星載天線雙軸定位機(jī)構(gòu)的二態(tài)可靠性模型及其分析方法。在分析雙軸定位機(jī)構(gòu)的原理和功能的基礎(chǔ)上，建立系統(tǒng)的可靠性框圖模型和可靠性分配模型。然后，建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)故障樹(shù)模型，并對(duì)故障樹(shù)進(jìn)行定性分析、定量計(jì)算以及重要度分析。
　　(2)提出了一種故障樹(shù)底事件排序的新方法。二元決策圖分析故障樹(shù)時(shí)，計(jì)算復(fù)雜程度受底事件排序的影響，因此我們提出優(yōu)先級(jí)排序方法，它綜合地考慮故

4、障樹(shù)底事件之間的復(fù)雜關(guān)系，依據(jù)故障樹(shù)自身的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行排序，且通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證表明該方法在減少節(jié)點(diǎn)數(shù)方面優(yōu)于現(xiàn)有的排序方法，是一種高效的故障樹(shù)底事件排序方法。
　　(3)提出了星載天線雙軸定位機(jī)構(gòu)的多狀態(tài)可靠性模型及其分析方法。介紹多狀態(tài)可靠性的理論基礎(chǔ)和三種常用的多狀態(tài)可靠性分析方法。運(yùn)用布爾模型擴(kuò)展法分析傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠度，結(jié)果顯示俯仰軸和方位軸組件之間不是簡(jiǎn)單的并聯(lián)關(guān)系，而是隨著單元狀態(tài)不同，結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出不相同的復(fù)雜關(guān)系，并給出基于

5、多狀態(tài)可靠性理論的傳動(dòng)系統(tǒng)可靠度的計(jì)算方法。此外，運(yùn)用馬爾可夫模型和通用生成函數(shù)相結(jié)合的方法計(jì)算俯仰軸組件的可靠性，給出基于多狀態(tài)可靠性理論的俯仰軸組件的可靠度計(jì)算方法。
　　(4)提出了考慮共因失效的星載天線雙軸定位機(jī)構(gòu)可靠性分析方法。詳細(xì)分析共因失效產(chǎn)生的原因及常用的考慮共因失效的系統(tǒng)可靠性的分析方法，并分別運(yùn)用基于馬爾可夫模型和基于結(jié)構(gòu)函數(shù)的共因失效方法，分析雙軸定位機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)的可靠性。分析結(jié)果表明，基于馬爾可夫模型的共