近年来，控制力矩陀螺逐渐广泛应用于航天器姿态控制中.为了减小动量轮的高速旋转引起的振动对星体的影响，需要在控制力矩陀螺于航天器之间安装隔振装置.但是隔振装置的引入对控制力矩陀螺内部机构的动力学特性造成了影响.基于此，本文建立了柔性隔振机构耦合作用下的控制力矩陀螺动力学模型.本文通过欧拉角变换建立了陀螺内部各机构的运动学关系，使用能量方法建立了陀螺内部各结构的动力学特性.并在Matlab中进行了数值仿真与分析.通过仿真发现了隔振结构对陀螺的输出力矩产生了影响，在柔性支撑下的陀螺力矩存在明显波动，且波动范围随动量轮转速的增加而增加.同时，柔性隔振机构的引入还导致了干扰力矩的产生，该干扰力矩对控制力矩陀螺框架电机的控制存在较大影响.

采用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为执行机构的小型敏捷卫星在姿态机动过程中存在着奇异问题.本文从SGCMG姿态控制系统整体出发，将奇异问题转化为状态约束的动态控制问题，基于控制变量参数化(CVP)方法，设计了一种用于SGCMG奇异规避的轨迹规划.该算法在实现小型敏捷卫星大角度姿态机动过程无奇异的基础上，将SGCMG框架角转速的最优轨迹通过CVP方法进行分段线性规划.这种规划策略对框架伺服系统的算法设计无复杂要求，仅需要简单的加减速控制，从而节约了星上资源.在轨迹规划实现过程中，考虑了工程实际中的约束条件，可以按照姿态机动任务要求规划出一条综合考虑能量资源和目标精度的最优轨迹.仿真结果表明：该算法实现了姿态参数轨迹和星体角速度轨迹的平缓变化，目标误差在1×10-3量级，星体在机动过程中运行稳定，SGCMG不会出现奇异现象.

针对用于连接小型航天器和太阳能帆板的一种弹簧刚度可调的柔性铰链，研究铰链刚度和铰链转动副的摩擦与铰接结构中阻尼对柔性铰接板系统振动响应的影响.首先，建立了压电柔性铰接柔性板试验平台，采用压电片传感器和激光位移传感器检测，压电片驱动器用于持续激励振动.然后，在柔性铰链扭转刚度不同的情况下，分别进行了外部激励和持续压电驱动器激励的柔性铰接板振动模态分析的实验研究.实验结果分析表明，柔性铰链的刚度和旋转副摩擦阻尼因素，会影响柔性铰接板系统的基频振动固有频率和阻尼比.实验研究结果为分析柔性铰接板的铰链影响特性提供参考.

轴承是飞轮和控制力矩陀螺(CMG)等空间惯性执行机构的核心部件，其健康状态直接影响整机性能和使用寿命.当前，由于轻载轴承在正常运转时也可能产生类似于微弱故障特征的现象，导致单一故障特征参数难以辨识正常和微弱故障状态.针对这一问题，本文提出了一种基于振动参数聚类融合的轴承微弱故障辨识方法.首先，通过轴承振动实验获得数据；然后，基于特征频率比值等方法对振动信号进行特征参数的提取；在此基础上，利用KMedoids算法对正常样本进行聚类，并根据3σ法则构建正常运转的安全边界；最后，计算不同轴承故障数据的超限概率，根据概率大小进行故障状态的识别.结果表明，该方法对轴承正常和微弱故障的辨识是可行和有效的.

 基于具有时频分析特性的小波包分析方法，对振动系统的测量信号进行了降噪处理，采用的软硬阈值折中小波去噪方法兼有软阈值与硬阈值降噪的优点，且通过折中因子的引入，可以在信号分析中更灵活的进行信号处理.对去噪后的信号，基小波时间能量谱分析，可以很好的将信号的主成分清晰的展示出来，并根据其能量在各频带的分布，可以直观的展示信号特征，为机械振动系统的故障诊断与识别，提供一套理论的方法.研究中所发展的分析方法在机械振动系统及其振动组件的状态监测及故障诊断识别方面有广阔的应用前景.

空间操作半物理仿真系统是在地面模拟太空环境验证空间技术有效性的常用方法之一，但是系统内存在不可避免的时间滞后会出现结果失真和能量发散的现象.针对串联半物理仿真机构系统失真问题，从力测量系统滞后和控制系统的动态响应延迟两个方面出发，建立了空间碰撞的动力学模型和基于刚度辨识的力补偿模型，提出了基于测量力方向投影辨识碰撞方向和接触刚度的补偿算法，将对测量力的补偿转化为串联半物理仿真机构的位置控制补偿.串联半物理仿真机构的单自由度碰撞进行数字仿真，验证了该力补偿方法的可行性，提高了半物理仿真的复现精度.该方法从力产生的原因出发建立补偿模型，为深入研究空间操作半物理仿真系统失真问题提供了一种新的思路.

空间机械臂是空间在轨服务的重要执行机构，关节伺服控制性能在很大程度上影响着机械臂操控性能.电流环是关节多控制环嵌套结构的最内层，针对高性能关节伺服控制系统对电流环动态响应快、超调量小和参数鲁棒性强的要求，本文提出一种高阶形式的无差拍电流预测控制方法，仿真结果表明：相比PI调节器，该方法极大提升了系统带宽，可使电流环动态响应速度逼近数字控制系统中的理论上限；相比传统无差拍控制方法，该方法对于电机电阻与磁链参数变化具有更强的适应性，在参数失配的条件下具有更好的动态与稳态性能.

 为了进一步提高超声电机的定位精度，满足航空航天驱动机构对高定位精度的迫切需求，采用柔性轴提高超声电机运行稳定性，并基于电机瞬态响应特性，实现超声电机的高精度定位性能.超声电机具有响应快的特点，具有实现高定位精度的可能，但由于其步进特性不清晰，运行波动较大，其潜力尚未被完全挖掘.针对该问题，首先探索超声电机的步进特性，得到不同负载下电机的步进规律，然后采用连续模式和步进模式相结合的控制策略，实现了超声电机的高精度定位特性.研究结果表明：采用柔性轴后，电机步进波动大幅降低，电机定位精度可达0.48″，所需的定位时间小于1.34 s.

本文合成了一种新型胆固醇类磷酸酯离子液体(记作［Col］［DBP］)，通过一系列结构及理化性能表征，发现该离子液体具有良好热稳定性，在合成烃类油(MAC)中具有优良的油溶性.然后利用真空球盘摩擦试验机对比考察了［Col］［DBP］与另外两种油溶性离子液体(［P88816］［DOSS］与［P8888］［DEHP］)作为MAC添加剂对钢/PI、钢/PA两种摩擦副的润滑抗磨性能，结果表明：对于钢/PI摩擦副，三种油溶性离子液体均表现出显著的抗磨性能，其中［Col］［DBP］离子液体的抗磨性能最优，［P8888］［DEHP］离子液体的减摩效果最好；对于钢/PA摩擦副，三种油溶性离子液体作为MAC添加剂，均未起到显著的润滑抗磨作用.利用OM和SEM对磨损表面进行分析表征，发现三种离子液体均能明显改善MAC润滑条件下摩擦副的犁沟效应，获得较为光滑平整的磨损表面.

为了探究不同固化方式下复合粘结固体润滑涂层的摩擦学特性.以环氧树脂为粘结剂，二硫化钼、石墨、氧化铝、氟化铈为固体填料，制备复合粘结固体润滑涂层.分别对复合粘结固体润滑涂层在微波固化和热固化下进行固化，使用白光干涉仪分析涂层表面磨损后的表面磨痕.使用扫描电子显微镜(SEM)对涂层磨损与未磨损区域表面进行观察，使用能量色散X射线光谱仪(EDS)对磨痕区域的元素进行分析.当微波固化与热固化时间均为10分钟时，微波固化的摩擦系数为0.17，低于热固化的0.24；当热固化时间提升到30分钟时，与微波固化10分钟的摩擦系数基本接近.观察热固化涂层表面，发现填料团聚，对磨后表面比较粗糙且呈片状剥落；微波固化涂层表面呈片状分布，磨损后表面比较光滑.SEM形貌分析表明热固化涂层磨损形式主要为磨粒磨损；微波固化涂层磨粒磨损较轻微，在对磨过程中能形成转移膜.EDS元素分析表明固化方式对涂层的分散性没有影响.

空间轴承的供油系统主要目标是实现对飞轮轴承的长时间、稳定、微量供油，利用微孔介质的复杂结构可能有效实现这一目标，但目前的渗流机理和规律尚不明晰，主要问题在于多孔介质结构难以调控、多孔结构与渗透率之间的关系复杂、渗透率受装配压力影响等.芯阀材料一般经过两步制成：先对颗粒物质进行冷压，再对冷压得到的结构进行烧结得到成品.目前的生产过程主要以经验为主，机理不清，难以精准调控.本文在数值上结合离散单元法与格子玻尔兹曼方法对颗粒堆积结构在冷压过程中的渗透率变化进行了研究.采用离散单元法模拟颗粒堆积结构冷压过程，再用格子玻尔兹曼方法进行渗流模拟，得到不同摩擦角下得到的冷压结构的渗透率变化.本研究为全面揭示多孔介质冷压结构与渗透率的关系及其微观机理奠定了基础.

利用矩阵光学理论中的传输矩阵法，给出了Clens结构参数与点精度之间的函数关系式.基于该公式，论文讨论了Clens透镜的光纤出射点到倾斜面的距离d、Clens透镜折射率nl、光端面和Clens端面倾角θ、球面曲率半径R以及长度L等结构参数变化时对点精度的影响，计算结果表明：在d固定的情况下，R和L的调整范围都较小，当d=0.2 mm时，R、L改变引起点精度的改变量分别为0.019°、0.03°，造成的原因是焦距f与nl、R、L有关，且互相制约，限定了R和L的调整范围，使得点精度改变也较小；当f分别取0 mm、0.1 mm和0.2 mm时，点精度分别为-0.493°、-0.257°、-0.03°，其原因是要有效地降低点精度，需要R、L、d中的任意两个参数改变；利用论文得到的计算公式可以分析不同类型的光纤准直器的点精度，并得出其点精度合适的优化途径.