一種主被動一體的隔振裝置和隔振平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及減振領(lǐng)域，具體涉及一種用于衛(wèi)星姿態(tài)控制設(shè)備在軌微振動控制的主被動一體的隔振裝置和隔振平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著一大批民用或軍事測繪、偵察、深空偵察、天文觀測、激光通信等衛(wèi)星項目的工程立項，這些項目對衛(wèi)星指向穩(wěn)定性和觀測分辨率要求的不斷升級，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的科研人員發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)振蕩、星上回轉(zhuǎn)或往復(fù)運動部件對衛(wèi)星平臺的微振動干擾正逐漸成為制約高敏感度有效載荷使用的瓶頸。對于工作在太空環(huán)境的精密儀器設(shè)備，過大的振動干擾將影響其性能的正常發(fā)揮，如對地觀測相機(jī)，在振動的影響下，其成像效果將會惡化，圖像分辨率降低。因此，要求必須采取適當(dāng)措施，保證敏感有效載荷處于“超靜”的振動量級環(huán)境下，以實現(xiàn)高精度高分辨率成像。
[0003]研究表明，在航天器的眾多搭載設(shè)備的干擾中，動量輪、飛輪、控制力矩陀螺等姿態(tài)控制部件工作時所產(chǎn)生的擾動是影響有效載荷成像質(zhì)量的主要擾動源。降低動量輪、飛輪、控制力矩陀螺等振動源對有效載荷擾動的主要措施有:
[0004]—是降低振源的振動輸出能量，但是目前的制造水平和工藝水平僅能達(dá)到目前的最小靜不平衡和動不平衡量；為了滿足高精度及甚高精度有效載荷的需求，必須采取各種振動控制措施。
[0005]二是對微振動傳遞途徑中的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行控制和優(yōu)化，如利用局部剛度優(yōu)化對安裝支架或衛(wèi)星承力筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)修正和優(yōu)化或在結(jié)構(gòu)應(yīng)變較大區(qū)域鋪設(shè)約束阻尼層，但是當(dāng)擾動源的頻率遠(yuǎn)低于結(jié)構(gòu)板的一階固有頻率(100Hz以上)時，約束阻尼層的減振優(yōu)勢較難發(fā)揮。
[0006]三是通過增加附加的減隔振、吸振抑制措施，降低傳遞到敏感有效載荷處的能量和響應(yīng)水平。
[0007]從被控系統(tǒng)的運行環(huán)境來看，雖然在地面系統(tǒng)中已發(fā)展出諸多常規(guī)的或高性能的振動控制技術(shù)(如結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性優(yōu)化、阻尼耗能、吸振、隔振等)，但是由于太空使用環(huán)境對振動控制裝置的復(fù)雜性、可靠性、穩(wěn)定性、壽命、體積和重量等方面都有特殊要求，地面控制技術(shù)不能簡單地直接移植到航天器微振動控制中。針對航天器上振動源的控制必須考慮其使用環(huán)境的特殊性，研究和發(fā)展新型減隔振裝置。
[0008]目前針對高頻擾動力和力矩，可以采用減隔振的措施進(jìn)行處理，根據(jù)安裝界面的不同，可以針對敏感載荷進(jìn)行減隔振處理，也可以針對動量輪、飛輪、控制力矩陀螺等振源進(jìn)行減隔振處理。針對動量輪、飛輪及控制力矩陀螺的擾動力特性，同時為了滿足其功能要求，所采取的隔振裝置需要滿足具有六向隔振能力，并且六個方向中的最低固有頻率應(yīng)大于某一頻率值(一般至少為12Hz - 15Hz)。
[0009]目前常見的隔振處理措施有多桿隔振平臺【E.H.Anderson, J.P.Fumo, R.S.Erwin.Satellite ultraquiet isolat1n technology experiment(SUITE).AerospaceConference Proceedings, IEEE.2000, 4: 299-313.】【M.B.McMickelI, T.Kreider, E.Hansen,T.Davis, M.Gonzalez.0ptical payload isolat1n using the miniaturevibrat1n isolat1n system(MVIS-1I).Proceedings of SPIE, 2007，6527:03-1-03-13.】【A.Preumont, M.Horodinca, 1.Romanescu, B.de Marneffe, M.Avraam, A.Deraemaeker, F.Bossens, A.Abu Hanieh.A six-axis single-stage active vibrat1n isolator basedon Stewart platform.Journal of Sound and Vibrat1n, 2007，300 (3): 644-661.】和柔性隔振裝置【W(wǎng).Y.Zhou, D.X.L1.Design and analysis of an intelligent vibrat1nisolat1n platform for react1n/momentum wheel assemblies, Journal of Sound andVibrat1n, 2012, 331 (13): 2984-3005.】【W(wǎng).Y.Zhou, D.X.L1.Experimental research ona vibrat1n isolat1n platform for momentum wheel assembly.Journal of Soundand Vibrat1n, 2013, 332 (5): 1157 - 1171.】【D.Kamesh, R.Pandiyan, A.Ghosal.Passivevibrat1n isolat1n of react1n wheel disturbances using a low frequencyflexible space platform.Journal of Sound and Vibrat1n, 2012，331:1310-1330.]【D.Kamesh, R.Pandiyan, A.Ghosal.Modeling, design and analysis of low frequencyplatform for attenuating micro-vibrat1n in spacecraft.Journal of Sound and Vibrat1n, 2010, 329:3431-3450.】。
[0010]針對低頻線譜干擾，由于航天器對動量輪姿控特性和指向特性的要求、對航天器在升空過程中沖擊抑制的需求，不宜采用隔振頻率較低的隔振裝置，目前一般采用以下幾種方法進(jìn)行抑制:
[0011]一是采用阻尼處理以增大系統(tǒng)阻尼，阻尼能夠抑制固有頻率處的響應(yīng)，采用三參數(shù)的阻尼器能夠同時不惡化高頻響應(yīng)的抑制效果；
[0012]二是采用主動控制技術(shù)，如VISS，SUITE和MIVE等主被動一體化的多桿隔振裝置具有較好的低頻隔振性能【W(wǎng).Y.Zhou, D.X.L1.Design and analysis of an intelligentvibrat1n isolat1n platform for react1n/momentum wheel assemblies, Journal ofSound and Vibrat1n, 2012, 331 (13): 2984-3005.】，或在彈性隔振裝置上粘貼壓電片并采用速度反饋可有效提高阻尼；
[0013]三是采用動力吸振技術(shù)，在源頭上將動量輪的輸出振動轉(zhuǎn)移到動力吸振子上并耗散掉，但是要求吸振子能夠自動跟蹤姿控設(shè)備的轉(zhuǎn)速變化。
[0014]從以上分析可以得到如下結(jié)論:
[0015](I)空間飛行器的振動控制需要盡可能采用緊湊、可靠的減振設(shè)計，隔振裝置能同時有效抑制振源引起的平動和轉(zhuǎn)動自由度的擾動，是進(jìn)行多自由度振動控制的關(guān)鍵技術(shù)。因此所提出的新型隔振裝置應(yīng)當(dāng)具有隔振平臺性質(zhì)，能夠?qū)Χ嘞蛘駝油瑫r