CN105240445A - 六自由度半主动减振平台 - Google Patents
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Abstract
一种六自由度半主动减振平台，涉及减振台，包含上平台下平台、上球铰、下球铰、上球铰座、下球铰座以及支腿构件，所述的上球铰安装在上球铰座上，上球铰座固定在上平台的下端面，下球铰安装在下球铰座上，下球铰座固定在下平台的上端面；由于磁流变阻尼器在不通电的状态下就具有一定的阻尼特性，因此本减振平台具有很强的可靠性，即使半主动控制策略失效，减振平台依靠弹簧和磁流变阻尼器的作用，仍然具有较好地被动减振效果；本减振平台采用半主动控制策略，在保证结构布置紧凑、质量较轻的前提下，仍然具有较好的减振效果，这有利于星箭减振技术的推广。
Description
技术领域：
本发明涉及减振台，具体涉及一种六自由度半主动减振平台。
背景技术：
目前，各类人造卫星已经应用在通讯、导航、环境监测、地质勘探、测绘和军事等领域。然而，卫星在发射过程中经受的振动环境非常恶劣，这往往会造成卫星发射失败。另外，随着航空航天业的发展和技术的不断进步，卫星上携带的精密化仪器设备对卫星的动力学环境提出了更高的要求。如果不采用振动控制措施，恶劣的力学环境将会导致卫星携带的精密仪器精度大大降低甚至设备破坏，卫星与火箭之间的连接结构通常是锥壳式适配器或钢架式结构，结构的刚度较大、阻尼小，环境载荷直接从星箭界面传递到卫星，常常导致卫星的动力学环境超标。星箭减振技术是利用一套减振装置代替原来的连接结构，通过振动控制来达到减振目的。被动减振控制实现起来比较容易，但很难在共振区和高频区同时具有良好的减振效果；主动减振控制能够达到很好的减振效果，但对能源需求量较大，这很难满足空间环境的特殊要求；半主动减振控制通常是利用智能材料的智能特性，在不需要提供很多能源的情况下，就可以实现与主动减振控制相差不多的减振效果，运载火箭和航天器之间的适配器基本上属于刚性连接件，基本上不具有减振作用，而现有星箭减振装置大多存在结构重量大、可靠性低等问题，需要一种新的技术方案来解决上述问题为了解决上述技术问题特提供一种新的技术方案。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种六自由度半主动减振平台，它使用方便、操作简单、易于大规模推广应用。
本发明采用的技术方案为：一种六自由度半主动减振平台，包含上平台下平台、上球铰、下球铰、上球铰座、下球铰座以及支腿构件，所述的上球铰安装在上球铰座上，上球铰座固定在上平台的下端面，下球铰安装在下球铰座上，下球铰座固定在下平台的上端面；所述的支腿构件包括位移传感器、夹具、上轴套、磁流变阻尼器、套环、拉压力传感器、圆盘、螺杆、下轴套和弹簧，上轴套的一端与上球铰相连，上轴套的另一端与磁流变阻尼器相连，夹具将位移传感器固接在上轴套上，拉压力传感器的一端通过套环与磁流变阻尼器相连，拉压力传感器的另一端通过套环与螺杆相连，圆盘与螺杆通过螺纹连接在一起，下轴套的一端与螺杆相连，下轴套的另一端与下球铰相连，所述的弹簧一端与上轴套连接，弹簧另一端与下轴套连接。
所述上平台上设有环状滑槽，上球铰座的安装位置在环状滑槽中进行滑动调整；下平台上设有环状滑槽，下球铰座的安装位置在下平台的环状滑槽中进行滑动调整；支腿构件的长度通过旋动螺杆进行调节。
本发明的有益效果是：由于磁流变阻尼器在不通电的状态下就具有一定的阻尼特性，因此本减振平台具有很强的可靠性，即使半主动控制策略失效，减振平台依靠弹簧和磁流变阻尼器的作用，仍然具有较好地被动减振效果；本减振平台采用半主动控制策略，在保证结构布置紧凑、质量较轻的前提下，仍然具有较好的减振效果，这有利于星箭减振技术的推广；本减振平台的结构可以针对不同型号的卫星进行适当调整，来满足不同的减振性能要求，因此具有一定的普适性，这也是利于星箭减振技术的推广。
附图说明：
图1是本发明结构示意图。
图２是本发明局部放大图。
图3是本发明支腿构件主视图。
图4是本发明加速传递率示意图。
具体实施方式：
参照各图，一种六自由度半主动减振平台，包含上平台1、下平台5、上球铰6、下球铰16、上球铰座2、下球铰座4以及支腿构件3，其特征在于：所述的上球铰6安装在上球铰座2上，上球铰座2固定在上平台1的下端面，下球铰16安装在下球铰座4上，下球铰座4固定在下平台5的上端面；所述的支腿构件3包括位移传感器7、夹具8、上轴套9、磁流变阻尼器10、套环11、拉压力传感器12、圆盘13、螺杆14、下轴套15和弹簧17，上轴套9的一端与上球铰6相连，上轴套9的另一端与磁流变阻尼器10相连，夹具8将位移传感器7固接在上轴套9上，拉压力传感器12的一端通过套环11与磁流变阻尼器10相连，拉压力传感器12的另一端通过套环11与螺杆14相连，圆盘13与螺杆14通过螺纹连接在一起，下轴套15的一端与螺杆14相连，下轴套15的另一端与下球铰16相连。
减振平台的下平台5安装在运载火箭的转接框上，上平台5通过卫星支架与卫星连接在一起，下平台5受到来自运载火箭的动载荷，动载荷通过减振平台后传递到卫星。在被动减振状态下，测得上平台1和下平台5之间的加速度传递率如图4中的虚线所示，减振平台在高频段有很好的减振效果，但在低频段尤其是在共振区域的减振效果较差；在半主动减振控制状态下，测得上平台1和下平台5之间的加速度传递率如图4中的实线所示，加速度传递率在低频段尤其是在共振区域被明显抑制，在高频区的减振效果几乎没有出现恶化。整体来看，该减振平台对星箭减振效果较好。
将上球铰座2和下球铰座4调整到适当的安装位置后固定，再旋转螺杆14来调整上平台1到下平台5的距离，保证上平台1的下端面到上平台5的上端面的垂直距离不变，这样有利于保证被减振结构的几何特性不变。不给磁流变阻尼器10输入电流，磁流变阻尼器10本身具有一定的阻尼特性，但它的阻尼力大小不能进行动态调整，所述减振平台将在被动减振状态下进行工作。通过半主动控制策略确定输入到磁流变阻尼器10的电流大小，并让对应大小的电流输入到磁流变阻尼器10，所述减振平台将在半主动减振控制状态下进行工作。位移传感器7检测磁流变阻尼器10的出杆的位移信号，并将位移信号传回到控制系统；贴在上平台1的上端面的加速度传感器检测上平台1的加速度信号，并将加速度信号传回到控制系统；拉压力传感器12检测磁流变阻尼器10的阻尼力信号，并将阻尼力信号传回到控制系统。控制系统对传回的位移信号、加速度信号、阻尼力信号进行处理，之后通过半主动控制策略进行分析和运算，确定输入到磁流变阻尼器10的电流大小，磁流变阻尼器10通入电流后产生对应的阻尼力。
Claims (2)
1.一种六自由度半主动减振平台，包含上平台（1）、下平台（5）、上球铰（6）、下球铰（16）、上球铰座（2）、下球铰座（4）以及支腿构件（3），其特征在于：所述的上球铰（6）安装在上球铰座（2）上，上球铰座（2）固定在上平台（1）的下端面，下球铰（16）安装在下球铰座（4）上，下球铰座（4）固定在下平台（5）的上端面；所述的支腿构件（3）包括位移传感器（7）、夹具（8）、上轴套（9）、磁流变阻尼器（10）、套环（11）、拉压力传感器（12）、圆盘（13）、螺杆（14）、下轴套（15）和弹簧（17），上轴套（9）的一端与上球铰（6）相连，上轴套（9）的另一端与磁流变阻尼器（10）相连，夹具（8）将位移传感器（7）固接在上轴套（9）上，拉压力传感器（12）的一端通过套环（11）与磁流变阻尼器（10）相连，拉压力传感器（12）的另一端通过套环（11）与螺杆（14）相连，圆盘（13）与螺杆（14）通过螺纹连接在一起，下轴套（15）的一端与螺杆（14）相连，下轴套（15）的另一端与下球铰（16）相连，所述的弹簧（17）一端与上轴套（9）连接，弹簧（17）另一端与下轴套（15）连接。
2.根据权利要求1所述的六自由度半主动减振平台，其特征在于：所述上平台（1）上设有环状滑槽（18），上球铰座（2）的安装位置在环状滑槽（18）中进行滑动调整；下平台（5）上设有环状滑槽（18），下球铰座（4）的安装位置在下平台（5）的环状滑槽（18）中进行滑动调整；支腿构件（3）的长度通过旋动螺杆（14）进行调节。
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Application publication date: 20160113 |