使用扭摆的高精度空间任务惯性传感器致动系统

高精度空间惯性传感器对于地球大地测量任务、引力波观测以及若干空间基础物理实验至关重要。在这些任务中，由惯性传感器组件及环境施加的力所导致的检验质量（TM）残余加速度噪声须保持在一定水平以下。由于许多影响残余加速度的力与致动系统相关，开发一个精确的致动系统以排除任何错误力并获取 TM 加速度噪声的超灵敏测量值是必要且不可或缺的。然而，在地面上测试致动系统十分困难。本文建立了一个扭摆来测试致动系统对 TM 力矩噪声的影响，并设计了一个结合扭摆与部分致动模块的闭环控制系统，以评估致动控制算法的性能。实验结果表明，致动系统中的参数会引入额外的力矩噪声，在 1 mHz 处的最大噪声可达 $10^{-13}\mathrm{Nm} /\mathrm{Hz}^{1/2}$。闭环系统的稳定跟踪误差约为 $10^{-7}$，表明该组合系统在不同惯性传感器条件下对 TM 旋转控制实现了良好的跟踪性能和鲁棒性。