空间光学载荷微纳动力学及其诱导波前畸变补偿的集成设计

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51675430
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    刘磊
  • 依托单位：
    西北工业大学
  • 学科分类：
    E0506.机械设计学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The observation satellites with high resulation will be developed emphatically during China's 13th Five-Year Plan. This project aims to the serious wavefront distortions of their optical payloads with high stability. The modeling approach of the micro-nano dynamics is investigated as well as the wavefront distortion compensation control and the integrated design approach. At first, the micro-nano dynamics modeling is proposed in the range of high stability. The Preisach hysteresis is employed to derive the microdeformation dynamics model of the typical plate unit. The Maxwell friction is employed to construct the spontaneous micro-nano sliding dynamics of the joints in optical payloads. Next, the macro dynamics and the micro-nano dynamics are synthesized to present the cross scale dynamics of the optical payloads. Then, the fast piezoelectric steering mirror and the microdeformation MEMS mirror are employed as actuators. The rigid wavefront distortions are compensated using the composite axis robust control. The nonuniform wavefront distortions are compensated using the distributed control. Furthermore, the control loops are optimized by the integrated design. Finally, the effectivenesss of the proposed methods in this project will be demonstrated by implementing the micro-nano dynamics experiments and the wavefront distortion compensation experiments of the optical payloads. This project is beneficial to overcoming the space resolution limition of observation satellites and achieve the decimeter scale imaging.
本项目以“十三五”期间国家将重点研发的高分辨率观测卫星为背景，针对其高稳定光学载荷突出的波前畸变问题，研究微纳动力学建模方法、波前畸变的补偿控制方法和集成设计方法。首先在高稳定区间开展光学载荷微纳动力学建模研究，针对面状单元采用Preisach迟滞建立微变形动力学模型，针对铰链单元采用麦克斯韦摩擦环节构造微钠滑移动力学模型；其次通过综合各单元宏观尺度动力学和微纳尺度动力学建立光学载荷的跨尺度微纳动力学模型；然后推导微钠动力学诱导波前畸变，并研究波前畸变的补偿和集成设计方法，其中快摆镜和MEMS微变形镜作为执行器，对刚体波前畸变进行复合轴控制补偿，对非一致波前畸变进行分布式控制补偿，并对控制回路进行集成优化设计；最后通过光学载荷微纳动力学试验和波前畸变补偿控制试验验证本项目研究方法的有效性。本项目研究对我国观测卫星突破空间分辨率限制，实现分米级成像有重要的促进作用。

结项摘要

本项目以高分辨率观测卫星为背景，针对高稳定光学载荷突出的微纳动力学和波前畸变问题，探索了微纳动力学建模方法、补偿控制方法和集成设计方法。在高稳定区间研究了展开式光学载荷典型单元微纳动力学机理建模问题，探索了铰链微纳滑移动力学模型。为拓展望远镜口径，提出了基于载荷编队和复合编队的展开式空间分布望远镜设计，研究了其微纳动力学及诱导波前畸变机理，并探索了展开式空间光学载荷与卫星的跨尺度微纳动力学，分析了微纳动力学诱导波前畸变问题。为提高在空间物理科学中的应用，进一步拓展研究了空间分布系统的广域微纳动力学行为。针对光学载荷光轴抖动和波前畸变，探索了复合轴控制、自适应控制及分布式鲁棒控制方法，实现了微纳量级的波前畸变补偿，并进行了微纳动力学实验研究。为提升集成度，针对展开式光学载荷给出了一种波前畸变主动补偿的集成优化控制方法。在本项目研究成果的工程应用方面，基于项目相关技术，研制了4种原理样机，其中超静主动隔振样机应用到空间站时频科学实验系统，空间目标模拟与跟踪样机应用到国防项目。在技术指标实现方面，仿真表明所研究的载荷编队及复合编队将波前畸变降低3个数量级以上，所采用的非一致波前畸变分布式控制将波前畸变降低3个量级，实现了项目所提技术指标。

项目成果

期刊论文数量（20）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（8）
专利数量（9）
High Accuracy and Multi-Target Acquisition, Pointing and Tracking under Satellite Micro-Vibrations
卫星微振动下高精度多目标捕获、指向与跟踪
  • DOI：
    10.1007/s12217-020-09804-0
  • 发表时间：
    2020-05
  • 期刊：
    Microgravity Science and Technology
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Qing Li;Lei Liu;Hongjie Yang
  • 通讯作者：
    Hongjie Yang
Composite modeling and parameter identification of broad bandwidth hysteretic dynamics in piezoelectric fast steering platform
压电快速转向平台宽带宽迟滞动力学复合建模与参数识别
  • DOI：
    10.1016/j.ymssp.2018.11.007
  • 发表时间：
    2019-04
  • 期刊：
    Mechanical Systems and Signal Processing
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Liu Lei;Li Qing;Yun Hai;Liang Jian;Ma Xiaofei
  • 通讯作者：
    Ma Xiaofei
三轴气浮卫星实验平台研制
  • DOI：
    10.16791/j.cnki.sjg.2018.10.024
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    实验技术与管理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李伟;员海;刘磊
  • 通讯作者：
    刘磊
柔性线缆连接的分离式卫星动力学建模
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    宇航学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    庞岩;李静;刘磊
  • 通讯作者：
    刘磊
Broadband modeling and precise control of piezoelectric sensing-actuating system for dynamic force output
动态力输出压电传感驱动系统的宽带建模和精确控制
  • DOI：
    10.1016/j.jfranklin.2020.01.030
  • 发表时间：
    2020-05
  • 期刊：
    Journal of the Franklin Institute
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Qing Li;Lei Liu
  • 通讯作者：
    Lei Liu

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其他文献

多肽、提高多肽稳定性的方法、药物组合物以及多肽在制备药物中的用途
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    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • DOI：
    10.13745/j.esf.sf.2020.5.44
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    徐泽辉;何童;刘永旺;陈信作;刘磊
  • 通讯作者：
    刘磊
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    --
  • 发表时间：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    朱玉;范丽娜;黄泽军;杜永臣;国艳梅;李君明;刘磊;舒金帅;王孝宣
  • 通讯作者：
    王孝宣

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分布式超静超稳卫星低频/超低频微动力学与集成控制
  • 批准号：
    52075446
  • 批准年份：
    2020
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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