[发明专利]一种外界扰动引起的航天器柔性部件振动被动抑制方法

权利要求书

1.一种外界扰动引起的航天器柔性部件振动被动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立振动冲击被动控制动力学模型，得减振机构的缓冲比；

2)给定减振机构的结构参数范围，以减振机构的质量参数及减振机构的体积参数为约束条件，以减振机构的减振比为优化目的，采用粒子群算法求解减振机构的最优结构参数；

3)根据减振机构的最优结构参数制备减振机构，然后将减振机构安装于航天器与柔性部件之间，完成外界扰动引起的航天器柔性部件振动被动抑制。

2.根据权利要求1所述的外界扰动引起的航天器柔性部件振动被动抑制方法，其特征在于，所述减振机构包括第一连接杆、第二连接杆、顶层圆盘(1)、底层圆盘(2)及若干可变形菱形结构(3)，其中，顶层圆盘(1)通过第一连接杆与航天器相连接，底层圆盘(2)通过第二连接杆与柔性部件相连接，各可变形菱形结构(3)的一端轴连接于顶层圆盘(1)上，各可变形菱形结构(3)的另一端轴连接于底层圆盘(2)上，且顶层圆盘(1)底部的中心位置与底层圆盘(2)上表面的中心位置通过球铰链相连接。

3.根据权利要求2所述的外界扰动引起的航天器柔性部件振动被动抑制方法，其特征在于，可变形菱形结构(3)的数目为三个，且三个可变形菱形结构(3)沿周向均匀分布。

4.根据权利要求1所述的外界扰动引起的航天器柔性部件振动被动抑制方法，其特征在于，减振机构的几何变量为：

由式(1)得

整个系统的平动能量K_mp(trans)为：

整个系统转动时的能量K_mp(rot)为：

整个系统的转动惯量I_(T)为：

顶层圆盘(1)的角速度与底层圆盘(2)的角速度之间的关系为：

底层圆盘(2)的角速度Ω_mp(B)为：

顶层圆盘(1)的角速度Ω_mp(T)为：

系统的动能K_mp可以表示为：

其中：

式(8)可以表示为：

系统的虚功δW_i为：

将表示为

则式(10)可以表示为：

其中，

由哈密顿原理，得

则有：

结合式(14)及式(15)，得整个系统在不受外力的条件下的振动冲击被动控制动力学模型为：

设整个系统在Z轴上的扰动力为F_z时，则振动冲击被动控制动力学模型为：

求解式(16)及式(17)，分别得在不受外力的条件下及受Z轴方向上扰动力F_z时减振机构的缓冲比。

5.根据权利要求1所述的外界扰动引起的航天器柔性部件振动被动抑制方法，其特征在于，步骤2)的具体操作为：

1a)给定减振机构的结构参数(c_a,c_β,c_γ,c_x,c_y,c_z,k_h,k_v)的范围；

2a)设优化指标为减振机构的振动传动比T_cx，其中，

其中，P_Tx,P_Bx分别为顶层圆盘(1)及底层圆盘(2)的振动幅值；

3a)在给定外界干扰下，设定减振机构的减振比为优化目标，采用粒子群算法，在给定的减振机构的结构参数范围内，选取振动冲击被动控制动力学模型中的结构参数值，求解减振机构的最优结构参数。