[發明專利]一種用于優化航天器展開機構性能的系統及方法

有效

• 申請號: 202010373559.4
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111591468B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 劉天喜;黃意新;安德孝;趙陽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;B64G7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張換男

1.一種用于優化航天器展開機構性能的系統，其特征在于，所述系統包括支撐平臺(1)、懸臂桿(2)、支撐桿(3)、可調支架(4)、展開臂(5)、驅動機構(6)、動態扭矩傳感器、第一夾持器(7)和第二夾持器(8)，其中：

所述支撐平臺(1)呈水平方向，且在支撐平臺(1)的下方設置有支撐桿(3)；

展開臂(5)的一端與支撐平臺(1)上的鉸鏈轉軸固連，驅動機構(6)與支撐平臺(1)上的鉸鏈轉軸固連，且在鉸鏈轉軸上設置有動態扭矩傳感器；

在展開臂(5)的另一端套接有第二夾持器(8)，第二夾持器(8)用于固定電纜的一端；

懸臂桿(2)的一端通過可調支架(4)套接在支撐桿(3)上；在懸臂桿(2)的另一端固定設置有第一夾持器(7)，所述第一夾持器(7)用于固定電纜的另一端。

2.根據權利要求1所述的一種用于優化航天器展開機構性能的系統，其特征在于，所述驅動機構(6)為卷簧或者電機。

3.根據權利要求2所述的一種用于優化航天器展開機構性能的系統，其特征在于，所述動態扭矩傳感器用于測量鉸鏈轉軸和展開臂(5)的轉動角度。

4.基于權利要求1所述的一種用于優化航天器展開機構性能的系統的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟一、模擬展開機構空載展開試驗；即在第一夾持器與第二夾持器之間未負載電纜時，進行展開臂的展開試驗；

步驟二、固定好電纜位置后，記錄第一夾持器的綁扎點位置參數(θ,Z)、第二夾持器的綁扎點位置參數(L,β)以及電纜長度S，在驅動機構的驅動作用下進行展開臂的展開試驗；

其中：Z代表水平懸臂桿與支撐平臺間的距離，θ代表水平懸臂桿繞豎直支撐桿逆時針轉動的角度，L代表第二夾持器到展開臂轉動中心的距離，β代表第二夾持器繞展開臂中心軸轉動的角度；

步驟三、通過步驟一和步驟二的展開試驗，獲得電纜附加力矩T隨展開臂轉動角度的變化曲線；

步驟四、不斷改變步驟二中的電纜長度S，而不改變第一夾持器和第二夾持器的綁扎點位置參數，再重復步驟二的試驗過程；得到每次展開試驗中電纜附加力矩T隨展開臂轉動角度的變化曲線；

步驟五、根據步驟三和步驟四中得到的電纜附加力矩T隨展開臂轉動角度的變化曲線，確定出最佳的電纜附加力矩T對應的電纜長度S₀；S₀為最佳的電纜附加力矩T對應的S；

步驟六、不斷改變步驟二中的綁扎點位置參數中的θ，并始終保持參數Z、L、β和S不變，重復步驟二的試驗過程，得到每次展開試驗中電纜附加力矩T隨展開臂轉動角度的變化曲線；

步驟七、根據步驟三和步驟六中得到的電纜附加力矩T隨展開臂轉動角度的變化曲線，確定出最佳的電纜附加力矩T對應的θ₀；θ₀為最佳的電纜附加力矩T對應的θ；

步驟八、同理，當改變Z、L、β中的任一參數時，始終保持其余四個參數的值與步驟二中對應的值相同，通過試驗，分別確定出最佳的電纜附加力矩T對應的Z₀、L₀和β₀；

將確定出的θ₀、Z₀、L₀和β₀作為展開臂的最佳綁扎點位置參數，將確定出的電纜長度S₀作為最佳電纜長度，實現航天器展開機構性能的優化。

5.根據權利要求4所述的一種用于優化航天器展開機構性能的系統的方法，其特征在于，所述步驟四中，不斷改變步驟二中的電纜長度S，其中，每次將電纜長度S改變2cm。

6.根據權利要求5所述的一種用于優化航天器展開機構性能的系統的方法，其特征在于，所述步驟六中，不斷改變步驟二中的綁扎點位置參數中的θ，每次參數θ的改變量為5°～10°。

7.根據權利要求6所述的一種用于優化航天器展開機構性能的系統的方法，其特征在于，所述最佳綁扎點位置參數和最佳電纜長度需要保證：在展開臂展開到豎直位置以前，在最佳綁扎點位置參數和最佳電纜長度下，電纜附加力矩T應盡量小；當展開臂轉到豎直位置以后，在最佳綁扎點位置參數和最佳電纜長度下，電纜附加力矩T應盡量大。