[发明专利]面向大尺寸挠性空间结构的斜拉绳索振动抑制装置

说明书

本发明公开了一种面向大尺寸挠性空间结构的斜拉绳索振动抑制装置。使用本发明能够实现大尺寸挠性空间结构的主动抑振，且电机数量少、质量轻、所占空间小、制造成本低、装配容易，且具有更大的作业空间。本发明装置包括：索固定单元、出回索单元、支撑底座和柔索；其中，出回索单元上设有电机和滚筒，大尺寸柔性结构上设置有索锚点；柔索的一端固定在索固定单元上，另一端穿过所述索锚点，缠绕在所述滚筒上。本发明采用柔索机构的欠约束驱动实现对大尺寸挠性结构的主动抑振，利用锚点实现多个集中力的施加，从而避免第二个电机的使用，有效减少了驱动电机的数量。

技术领域

本发明涉及机械结构振动抑制技术领域，具体涉及一种面向大尺寸挠性空间结构的斜拉绳索振动抑制装置。

背景技术

航天器结构传统的振动抑制方法主要为被动方法。被动方法通过改变结构的形状、利用形状及合金以及粘贴阻尼片等方式实现。被动抑振方法一般为：直接在控制对象上设置加强筋或者改变控制对象的结构形状，以此增加控制对象的局部刚度；或者通过阻尼片的布置增加控制对象的局部阻尼，该方式可以不依赖外部电路或者其他控制设备，大大降低了控制的复杂程度。

随着航空和航天工程技术的发展，对大尺寸挠性空间结构(长度可达100m)，如梁结构、桁架结构和矩形挠性板的需求进一步增加，这类柔性的大尺寸结构在空间中会由于轻微的扰动而产生长久持续的振动，极大影响了航天器的正常运行。常规的被动抑振方法具有一定的局限性：被动抑制器的系统参数通常是规定不变的，其因被动元件固有的类似“低通滤波器”的性能，使其在高频段具有较好的抑制效果，但大尺寸挠性空间结构的这种柔性结构的振动属于低频振动，常规的被动抑振方法的抑振效果不明显。

主动抑振方法实时监控柔性结构的振动频率或振幅，基于反馈原理进行控制，具有较好的灵活性和适应性。现有常用的柔性结构的主动抑振方法有：力矩陀螺、空气喷射推进器、磁流变阻尼器和压电片。前三者由于体积和质量的原因不适用于航天结构。压电片由于小体积和小质量被广泛应用于柔性体的振动抑制。但高的驱动电压(高于100V)限制了在航天结构的应用，同时它的作用频率远高于大尺寸柔性结构的固有频率，这会降低它的振动抑制效果。此外若将其应用于大尺寸的柔性结构，需要分散布置的压电片的数量极大，且对于大尺寸的柔性结构的大位移的振动抑制，压电片作用效果还没有被证实。

因此，需要一种新的解决大尺寸挠性空间结构振动抑制问题的有效方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种面向大尺寸挠性空间结构的斜拉绳索振动抑制装置，能够实现大尺寸挠性空间结构的主动抑振，且电机数量少、质量轻、所占空间小、制造成本低、装配容易，且具有更大的作业空间。

本发明的面向大尺寸挠性空间结构的斜拉绳索振动抑制装置，包括：索固定单元、出回索单元、支撑底座和柔索；作用对象为大尺寸柔性结构；其中，在大尺寸柔性结构上设置有索锚点；

其中，所述支撑底座固定在大尺寸柔性结构的安装基座上；

索固定单元和出回索单元固定在支撑底座上，且位于大尺寸柔性结构的同一侧；出回索单元上设有电机和滚筒，用于实现柔索的收放；所述柔索的一端固定在索固定单元上，另一端穿过所述索锚点，缠绕在所述滚筒上。

较优的，包括2套索固定单元和出回索单元、2条柔索，在大尺寸柔性结构的中段和悬空末端均设有索锚点；2套索固定单元和出回索单元分别位于大尺寸柔性结构的上方和下方；1条柔索的一端固定在下方的索固定单元上，另一端穿过大尺寸柔性结构中段或末端的索锚点，缠绕在下方的出回索单元的滚筒上；另一条柔索的一端固定在上方的索固定单元上，另一端穿过大尺寸柔性结构末端或中段的索锚点，缠绕在上方的出回索单元的滚筒上。