Simcenter TEST 方案在航天器环境振动试验中的应用（第一期）

振动控制试验是环境试验中最重要、最严格的试验类型，包括正弦控制、随机控制和冲击控制等。

航天器及其原型机造价昂贵，在进行振动环境试验时，需要避免航天器由于过于严苛的动力学载荷作用而发生破坏。

目前航天器的尺寸越来越大，设计越来越复杂，敏感仪器越来越多，因此就需要更大通道数的数采系统，以全面监测航天器的动力学表现。

为保证试验的安全性、高效率，需要实时把控试验进度、监测控制精度、具备远程中止试验的功能。试验结束后，需要将试验结果尽快提交给分析团队，进行数据验证和后处理分析。

由于振动台、航天器存在不同的动力学特性，经常会产生动力学耦合，在振动试验过程中，可能造成过试验，损坏结构。先进的控制系统需要内置非常多的安全参数，包括自检、限幅和中止上下限等功能。

为了避免试验过程中的过载和航天器损坏，必须要采用全频带自检、力限控制、加速度提前下凹或实时下凹…等技术。

自检过程中，系统会测量所有通道的频率响应函数，并验证传感器是否处于正常工作状态。控制系统会将低电平的激励外推到满量级，预测满量级试验时是否所有信号都仍在正常的范围内。

在正弦控制和随机控制试验中，如果结构发生共振，响应信号超过安全上限，就必须降低驱动信号的量级。这种限制响应幅值的功能叫做“下凹控制”，通过控制响应的量级，保护被测结构。

下凹控制不只可以控制加速度谱，还可以控制力谱、力矩或其它任何在试验过程中测量的物理量。力和力矩的限值可避免横向振动和卫星的侧倾，必须通过测力装置（FMD），控制和监测卫星和振动台接口处的力和力矩。

为了保证控制的实时性，大通道的数据采集系统与控制系统之间要求相互独立、完全同步。控制系统和数采系统将同步存储原始时域信号，并对时域数据进行实时处理，完成时频转换，同步得到各测点的频谱和频率响应函数。

正弦振动测试是动态环境测试的主要类别之一，验证航天器在低频动态发射环境下的性能。工程师需要慎重设计闭环控制方案，结合力和响应限制方法，可对航天器共振进行限幅，并限制加速度响应，以降低航天器损坏风险。

随机振动测试则常用于子系统和部件装配层级。通过定义和控制随机振动激励、匹配预设功率谱密度（PSD）曲线。该方案应涵盖因声振激励产生的中频机械能量，并具备响应限制和标准差限制功能，实现可靠安全的测试。

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