[發明專利]分離式航天器艙間線纜剛度試驗測定方法

有效

• 申請號: 201910125535.4
• 申請日: 2019-02-20
• 公開（公告）號: CN110095241B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 栗雙嶺;邊志強;洪振強;張健;呂旺;徐凱;宋效正;劉華清
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明涉及一種微振動傳遞及多體動力學領域內的分離式航天器艙間線纜剛度試驗測定方法，包括如下步驟：步驟1，平臺艙微振動模擬：根據衛星實際振動量級和振動頻率范圍，利用直線型音圈電機驅動平臺艙運動模擬微振動；步驟2，系統基頻測定：在平臺艙一側利用直線電機施加已知的振動加速度激勵，載荷艙上安裝光纖陀螺和線加速度計，測量載荷艙的響應，根據載荷艙響應確定系統基頻；步驟3，線纜剛度解算；步驟4，確定線纜最優選型與布局。本發明可以實現線纜剛度的精確測定，而且所用的到設備都是航天領域常見設備，易于實現，準確的線纜剛度測定為系統動力學建模與控制器設計提供依據，為分離式航天器雙超指標的實現提供支持。

技術領域

本發明涉及微振動傳遞、多體動力學等領域，特別涉及一種分離式航天器艙間線纜剛度測定方法。結果可以用于分離式航天器動力學建模、控制器設計。同時該試驗分析方法同樣可以用于其它領域線纜連接的影響分析。

背景技術

利用非接觸磁浮作動器互相作用的分離式航天器，通過物理隔離平臺艙振動向載荷艙傳遞的路徑，可以實現載荷艙超高指向精度超高穩定度。艙間柔性連接線纜對載荷艙“雙超”指標的實現有很大影響。分離式航天器艙間連接線纜通常比較短，而且在軌由于限位保護，兩端相對位移較小，目前國內外研究中均將其等效為彈簧模型。因此其對載荷艙傳遞的干擾力和力矩與線纜的等效剛度以及兩端的相對位移有關。

通常剛度測定試驗是通過在連接體一端施加一定的力使其產生位移S，根據力和位移的比值確定剛度。但是這種力除以位移的方法一般適用于剛度較大的桿梁等情況。另外一種比較常用的方法是將線纜一段連接至六維力傳感器，另一端運動指定位移，根據測得力和位移確定剛度。這種方法用在剛度比較大的線纜的剛度測定，而且六維力傳感器通常精度較差，難以精確測定微小的擾動力。在超高精度和超高穩定度要求的航天器上要求線纜盡可能的柔，以減小對載荷艙的影響。柔性線纜具有較為復雜的動力學特性，因此力除以位移的方法用在柔性線纜剛度測定上會有較大的誤差。在要求超高精度和超高穩定度航天器中的柔性線纜上以及其他精密領域不再適用。

經對現有技術的檢索，中國實用新型專利CN201720531587.8，發明名稱為一種航天器中使用的線纜，包括固定基座(5)和裝配盒(8)，其特征在于：所述裝配盒(8)固定安裝在固定基座(5)上方，所述固定基座(5)上設置有螺紋孔(6)，所述裝配盒(8)內固定安裝有固定板(9)，所述固定板(9)與裝配盒(8)間設置有滑槽(3)，所述滑槽(3)內部設置有滾輪(10)，所述裝配盒(8)上方安裝有上蓋(1)，所述上蓋(1)與裝配盒(8)間通過轉軸(7)轉動連接，所述上蓋(1)與裝配盒(8)間設置有線纜盤(2)，所述線纜盤(2)上纏繞有線纜(4)。該航天器中使用的線纜，通過上蓋的設計，在線纜的使用過程中，能夠對線纜進行保護，防止線纜受損；通過滑槽和滾輪的設計，在線纜的使用過程中，線纜盤在滑槽內部轉動，使得線纜的鋪設方便快捷等等。但卻不能準確測定艙間線纜剛度并給出線纜選型和布局優選方案，也就不可以為建立分離式航天器精確動力學模型和控制方案設計提供支撐。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種分離式航天器艙間線纜剛度試驗測定方法。本發明可以實現線纜剛度的精確測定，而且所用的到設備都是航天領域常見設備，易于實現，同時準確的線纜剛度測定為系統動力學建模與控制器設計提供依據，為分離式航天器雙超指標的實現提供支持。

本發明涉及一種分離式航天器艙間線纜剛度試驗測定方法，包括如下步驟：

步驟1，平臺艙微振動模擬：根據衛星實際振動量級和振動頻率范圍，利用直線型音圈電機驅動平臺艙運動模擬微振動；

步驟2，系統基頻測定：在平臺艙一側利用直線電機施加已知的振動加速度激勵，載荷艙上安裝光纖陀螺和線加速度計，以測量載荷艙的響應，根據載荷艙響應確定系統基頻；

步驟3，線纜剛度解算：通過建立系統傳遞函數，分析系統諧振頻率與線纜剛度的函數關系，解算線纜剛度；