CN111003213B - 卫星振动消除方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本专利公开了一种卫星振动消除系统和方法，所述系统包括卫星振动消除装置，该装置主要包括：上法兰、中法兰和下法兰。所述上法兰下表面和所述中法兰上表面之间设置有呈90度间隔的四个第一组驱动装置；所述中法兰下表面和所述下法兰上表面之间设置有呈90度间隔的四个第二组驱动装置；所述第一组驱动装置和第二组驱动装置之间相差45度相位角；控制装置，所述控制装置将低频振动转化为动力装置的驱动信号。通过上述方案能够减轻高频振动的传递，并且能够提高装置的工作寿命。

Description

卫星振动消除方法和系统
技术领域
本发明涉及卫星技术，具体涉及一种卫星振动消除装置以及卫星振动消除方法。
背景技术
光学卫星的振动消除问题是现有技术中普遍存在的问题，由于卫星中各个部件的运动会造成振动而这种振动在真空的太空中又能够方便地传到，因此对于光学卫星的拍摄造成显著的影响。
现有技术中对于卫星振动的隔离已经提出了较好的解决方法，例如在CN106218920A中已经提供了卫星振动隔离装置和方法这种方法可以有效地隔离卫星振动以提高卫星的的拍摄效果。其通过采用柔性铰链的方式来解决高频的振动隔离，并通过动力装置来抵消低频的振动，起到了很好的作用。
但是现有技术中的上述方案存在如下问题，即当在隔离低频振动时，上法兰、下法兰和动力装置之间实际上是一个刚性连接，此时虽然能够较好地抵消低频振动但是高频振动会通过刚性连接传导至所述卫星载荷造成光轴抖动。
并且由于低频振动的重复性和周期性，动力装置往往在抵消低频振动时经常进行重复性地操作，由此造成铰链容易疲劳并且加速了部件的损坏影响了整体系统的寿命。
发明内容
本专利正是基于现有技术的上述需求而提供的，本专利要解决的技术问题是提供一种卫星振动消除方法和系统以提高振动消除的效果，并且提高振动消除装置的总体工作寿命。
为了解决上述技术问题，本专利提供的技术方案包括：
一种卫星振动消除系统，其特征在于，所述系统包括：卫星振动消除装置，该装置主要包括：上法兰、中法兰和下法兰，所述上法兰与卫星载荷固定连接；所述下法兰与卫星平台固定连接；所述中法兰设置在所述上法兰和下法兰之间，并通过第一柔性铰链和第二柔性铰链分别与所述上法兰和所述下法兰链接；所述上法兰下表面和所述中法兰上表面之间设置有呈90度间隔的四个第一组驱动装置；所述中法兰下表面和所述下法兰上表面之间设置有呈90度间隔的四个第二组驱动装置；所述第一组驱动装置和第二组驱动装置之间相差45度相位角；控制装置，所述控制装置将低频振动转化为动力装置的驱动控制信号，其中所述驱动控制信号包括至少三组，第一组驱动控制信号仅驱动所述第一组驱动装置运动，第二组驱动控制信号仅驱动所述第二组驱动装置运动，第三组驱动控制信号驱动所述第一组和第二组动力装置同时运动。
优选地，所述第三组驱动控制信号包括第一模式和第二模式，在所述第一模式下，所述第一组驱动装置的至少一个元件运动，所述第二组驱动装置的至少两个驱动元件运动；在所述第二模式下所述第一组驱动装置的至少两个元件运动，所述第二组驱动装置的至少一个驱动元件运动。
优选地，所述卫星振动隔离装置还包括至少三组位置传感器，分别设置于上法兰、中法兰和下法兰上，且各位置传感器分别与控制器连接，各位置传感器分别向控制器传输其采集的位置信号，所述位置信号用于确定卫星载荷与卫星平台之间的相对姿态，且所述相对姿态用于生成所述驱动控制信号。
优选地，在一预定的时间周期内，所述动力装置的驱动控制信号在第一组驱动控制信号、第二组驱动控制信号之间切换。
优选地，在一预定的时间周期内，所述动力装置的驱动控制信号在第一组驱动控制信号、第二组驱动控制信号、第三组驱动控制信号之间切换。
优选地，在一预定的时间段内，所述动力装置的驱动控制信号在第一模式、第二模式之间切换。
通过上述技术方案，在通过驱动装置主动消除卫星的低频振动时，由于上下连个柔性铰链的作用，并且上下两组驱动装置之间具有至少45度角的相位差，因此整体而言卫星平台和卫星载荷之间仍然是柔性连接，不至于传导高频振动。而且通过分别设置第一组动力装置、第二组动力装置的单独调节以及两组动力装置的配合调节，实际上有两个柔性铰链能够工作，并且更重要的是，两组柔性铰链之间的八个动力装置可以互相弥补从而大大减小了重复再某一部位持续给与低频补偿的运动频率，此外通过多个动力装置的互相弥补还能够在铰链性能适度减弱时仍然维持很好的振动消除效果。
附图说明
图1为本发明卫星振动消除装置的立体图；
图2为本发明系统的工作原理图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
下面结合图1至图2对本发明的卫星振动消除系统以及卫星振动消除方法分别进行详细说明。
实施例一、卫星振动消除装置。该卫星振动消除装置的结构如图1、图2所示。
在图1中，本实施例的卫星振动消除装置1设置在卫星平台上，下法兰设置在卫星载荷上，通过所述卫星振动消除装置将卫星平台和卫星载荷连接。
所述卫星振动消除装置包括：上法兰1、中法兰2、下法兰3、第一柔性铰链4、第二柔性铰链5。
所述中法兰设置在所述上法兰和下法兰之间，并通过第一柔性铰链和第二柔性铰链分别与所述上法兰和所述下法兰链接；所述上法兰下表面和所述中法兰上表面之间设置有呈90度间隔的四个第一组驱动装置6，由于具有四个位置的运动调节，因此单独的第一组驱动装置即具备了整体调节载荷光轴的能力。
所述中法兰下表面和所述下法兰上表面之间设置有呈90度间隔的四个第二组驱动装置7；因此单独的第二组驱动装置也具备了整体调节载荷光轴的能力。
由此，两组驱动装置之间可以实现相互备份，当某一个设置两个或三个驱动动装置失灵时，其它驱动装置可以通过备份的方式来保证工作的稳定。
所述第一组驱动装置和第二组驱动装置之间相差45度相位角；也就是说，所述第二组驱动装置与所述第一驱动装置之间两两不相对应。这样当第一组驱动装置驱动时，实际上第由于第二柔性铰链的作用，卫星平台和卫星载荷之间仍然处于有效的高频振动隔离状态，同样的道理适用于当单独使用第二组驱动装置工作时。
并且，当同时驱动第一组和第二组驱动装置时，由于二者的相位存在偏差，并且由于柔性铰链的作用，高频振动也能够得到较好的抑制。
除此之外，更重要的，如图所示，由于第一组驱动装置和第二组驱动装置之间存在相位差，实际上一个运动可以通过两组驱动装置一起完成并且不会产生相互干扰，例如图2中，6a沿着箭头方向的运动，可以通过7b，7d的沿着箭头方向运动达到同样的效果。
如图2所示，在本具体实施方式中，所述系统还包括控制器8，所述控制接受来自所述上法兰、中法兰、下法兰上分别设置的位置传感器9a，b，c的信号，检测上法兰和中法兰，下法兰和中法兰之间的位置。实际上，当单独的一组驱动装置被驱动时，仅仅检测上法兰和下法兰之间的位置即可，这样根据上法兰和下法兰之间的位置关系计算得到卫星平台和载荷之间的位置关系，在此情况下信号的较为简单。
但是当两组驱动装置都运动时，此时会造成中法兰的位置改变，因此仅仅检测上法兰和下法兰之间的位置关系并不充分，在此情况下首先计算出中法兰与上法兰或下法兰上的位置传感器之间的控制位置，并根据该位置变化造成的中法兰的位置变化解算出另一个法兰上的位置传感器与中法兰位置传感器之间的需要进一步驱动的余量，由此得到控制信号。
更进一步地，在本具体实施方式中，当两组驱动装置都进行驱动时，也就是在第三组驱动控制信号下，上法兰上的位置传感器和下法兰上的位置传感器之间的位置关系可以作为最后的校验结果使用来进行二次调整。
在本具体实施方式中，由此可知所述控制装置8发送的驱动控制信号包括至少三组，第一组驱动控制信号仅驱动所述第一组驱动装置运动，第二组驱动控制信号仅驱动所述第二组驱动装置运动，第三组驱动控制信号驱动所述第一组和第二组动力装置同时运动。并且第三组驱动控制信号包括第一模式和第二模式，在所述第一模式下，所述第一组驱动装置的至少一个元件运动，所述第二组驱动装置的至少两个驱动元件运动；在所述第二模式下所述第一组驱动装置的至少两个元件运动，所述第二组驱动装置的至少一个驱动元件运动。
这样，可以灵活地设置不同的驱动装置进行驱动，避免重复使用某一个部位的驱动装置进行重复的运动，根据疲劳的规律，这种重复运动很容易造成某个位置的加速疲劳，而通过不同模式之间的切换可以有效地抑制这种重复的运动，从而提高单个元件的使用寿命。
并且在上下两组元件都出现疲劳时，还可以通过上下两组元件之间的协同工作提高调解的余度从而提高装置在已经疲劳的状态下的性能。
例如，一种优选但非仅限的例子包括：在卫星刚投入使用一段时间下，以一预定的时间为周期，在此周期下所述动力装置的驱动控制信号在第一组驱动控制信号、第二组驱动控制信号之间切换。此时单组动力装置即具有较好的消除振动性能能够很好地消除低频振动。
而在使用一段时间之后，在第二时间段下，在一预定的时间周期内，所述动力装置的驱动控制信号在第一组驱动控制信号、第二组驱动控制信号、第三组驱动控制信号之间切换。此时避免单独使用某一组装置造成某一组装置的持续工作而造成疲劳。
在卫星使用后期，则在一预定的时间段内，所述动力装置的驱动控制信号在第一模式、第二模式之间切换。此时利用两组动力装置同时调节，提高了调节的能力。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (7)

1.一种卫星振动消除系统，其特征在于，所述系统包括：卫星振动消除装置，该装置主要包括：上法兰、中法兰和下法兰，所述上法兰与卫星载荷固定连接；所述下法兰与卫星平台固定连接；所述中法兰设置在所述上法兰和下法兰之间，并通过第一柔性铰链和第二柔性铰链分别与所述上法兰和所述下法兰链接；所述上法兰下表面和所述中法兰上表面之间设置有呈90度间隔的四个第一组驱动装置；所述中法兰下表面和所述下法兰上表面之间设置有呈90度间隔的四个第二组驱动装置；所述第一组驱动装置和第二组驱动装置之间相差45度相位角；控制装置，所述控制装置将低频振动转化为动力装置的驱动控制信号，其中所述驱动控制信号包括至少三组，第一组驱动控制信号仅驱动所述第一组驱动装置运动，第二组驱动控制信号仅驱动所述第二组驱动装置运动，第三组驱动控制信号驱动所述第一组和第二组动力装置同时运动。
2.根据权利要求1所述的一种卫星振动消除系统，其特征在于，所述第三组驱动控制信号包括第一模式和第二模式，在所述第一模式下，所述第一组驱动装置的至少一个元件运动，所述第二组驱动装置的至少两个驱动元件运动；在所述第二模式下所述第一组驱动装置的至少两个元件运动，所述第二组驱动装置的至少一个驱动元件运动。
3.根据权利要求2所述的一种卫星振动消除系统，其特征在于，所述卫星振动隔离装置还包括至少三组位置传感器，分别设置于上法兰、中法兰和下法兰上，且各位置传感器分别与控制器连接，各位置传感器分别向控制器传输其采集的位置信号，所述位置信号用于确定卫星载荷与卫星平台之间的相对姿态，且所述相对姿态用于生成所述驱动控制信号。
4.根据权利要求1所述的一种卫星振动消除系统，其特征在于，在一预定的时间周期内，所述动力装置的驱动控制信号在第一组驱动控制信号、第二组驱动控制信号之间切换。
5.根据权利要求1所述的一种卫星振动消除系统，其特征在于，在一预定的时间周期内，所述动力装置的驱动控制信号在第一组驱动控制信号、第二组驱动控制信号、第三组驱动控制信号之间切换。
6.根据权利要求1所述的一种卫星振动消除系统，其特征在于，在一预定的时间段内，所述动力装置的驱动控制信号在第一模式、第二模式之间切换。
7.一种卫星振动消除方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-6中任一项所述的系统完成。
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