系統識別號 | U0002-0609201817404200 |
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DOI | 10.6846/TKU.2018.00218 |
論文名稱(中文) | 太空科技技術開發: 接收機測漏程序與衛星 結構動力 |
論文名稱(英文) | Development of space technology: leak rate test and satellite structural dynamics |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 航空太空工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Aerospace Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 106 |
學期 | 2 |
出版年 | 107 |
研究生(中文) | 林晉宇 |
研究生(英文) | Chin-Yu Lin |
學號 | 605430361 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2017-06-28 |
論文頁數 | 64頁 |
口試委員 |
指導教授
-
蕭富元
委員 - 馬德明 委員 - 蕭照焜 |
關鍵字(中) |
ALMA 計畫 氦氣測漏儀 模態合成法 結構動力學 |
關鍵字(英) |
ALMA Helium leak detector Modal synthesis Structural dynamics |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本論文主要探討太空科技相關技術,全文分為兩大主題:第一部分討論「阿塔卡瑪大型毫米波與次毫米波陣列」計畫 (ALMA) 的測漏程序開發;第二部分討論衛星的模態合成,尤其著重於剛體模態的建模。ALMA計畫是一項國際合作的科學探測計畫,台灣部分則是由中研院與中科院合作,建立東亞接收機前段整合測試中心,其中 CCA 300K Bottom Plate漏率測試是眾多重要測試的其中一項。在與中科院合作開發的機緣下,本研究首先了解與介紹原測試程式的撰寫、與硬體規格,因為使用的器材、硬體會牽涉到通訊協定的設定。並且依此改寫原測試程式,使之具有自動化檢測的功能,並且加入人機介面的設計,更方便測試人員使用。本論文第二部分討論衛星的模態合成,尤其是在剛體的模態建模上,將應用範圍更一般化,使之可以應用於不同動態狀況下的衛星。本論文也使用福衛七號的衛星模型為範例,展示如何將模態合成方法,應用於衛星上任意兩點的轉移函數 (Transfer function) 建構。本論文的研究成果,將有助於優化未來太空探測所需的科技。 |
英文摘要 |
This thesis studies two main technology related to space exploration. As a result, the these is composed of two parts: the first part discusses the development of leaking test program for the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) program, and the second part investigates the modal synthesis of the satellite, especially the model establishment of the rigid body. The ALMA is an international project that searches for the cosmic origins, and Taiwan also joins part of this project. The Taiwan Academia Sinica and the Natioanl Chung-Shan Institute of Science and Technology (NCSIST) are in charge of the assemblies and test of the Front End components. One of the most important tests is the leaking test of the CCA 300K Bottom Plate. Collaborated with NCSIST, this research developed the program for automatic leaking test. Because the hardware and equipment have something to do with the communication protocol, this thesis begins with the original leaking test program and the used hardware. Based on the existing testing program, this thesis re-writes the program to realize automatic test, and establishes a user interface for a friendly usage. In the second part of the thesis, the modal synthesis of the satellite is investigated. In spite of the the wide application of the modal synthesis, this thesis generalizes the rigid-body model so that it can be applied in a general environment. The dynamics of the FormoSat 7, represented as transfer functions between two points in the satellites, is used as an example. The work of the thesis is potentially applicable to improve the technologies for future space exploration. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 1 緒論 1 1.1 研究動機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 文獻回顧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.3 研究方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 ALMA 接收機測漏程序開發-前置作業 4 2.1 測試目標與使用儀器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2 基本測試流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 ALMA 接收機測漏程式開發要點 7 3.1 開發要點. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.2 介面選擇與通訊. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.3 程式-事前準備. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.4 程式-Pre leak test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.5 程式-Leak test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.6 實驗結果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4 模態合成法 15 4.1 模態合成法之推導. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.2 模態合成法之應用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.3 剛體模態. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.3.1 運動方程式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.3.2 運動方程式之線性化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.3.3 剛體模態推導. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.4 撓體模態. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5 衛星動力學模型與模擬29 5.1 本體與SAD 之動力學參數. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5.2 太陽能板動力學模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5.2.1 Beam model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.2.2 Two Panel Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 5.3 結合本體+SAD 與太陽能板之動力學模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 5.4 Matlab Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.4.1 流程圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.4.2 Matlab Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 6 範例模擬 35 6.1 本體與SAD 參數設定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 6.2 太陽能板參數設定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 6.3 模擬結果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 7 結論 39 附錄 40 詳細Matlab Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 main.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 w_SatConfig.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 w_SatConfig2.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 SatData.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 InterConn_Def.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 ModR1.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 R2.m / R3.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 massprop.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 參考文獻 56 圖目錄 1.1 Oerlikon Phoenix L300i 氦氣測漏儀. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1 輸出圖形範例1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2 Varian 301-TG 真空幫浦. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.3 Band 1 測漏實驗儀器架構圖2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.4 300k 底板. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.1 通訊部分副程式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.2 測漏程式(事前準備) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.3 校正省略. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.4 防呆表格. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.5 穩定判斷程式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.6 數據紀錄迴圈. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3.7 程式(文檔編輯) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.8 程式(圖檔匯出) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.9 匯出曲線圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3.10 資料匯入與曲線繪製按鈕. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3.11 CCA 實驗蓋板. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.12 自產漏率曲線. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.13 錄影程式數據產生之圖形. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.1 A 系統、B 系統還有慣性作標系之間的連結關係3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4.2 剛體結構的座標軸與定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5.1 福衛七號的結構與作標軸定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.2 福衛七號的結構與作標軸定義 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5.3 模態合成法程式之流程圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 |
參考文獻 |
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