[发明专利]一种运动二维多次展开板的振动控制装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种运动二维多次展开板的振动控制装置及控制方法，包括运动二维多次展开板本体部分、支持部分及控制部分；所述运动二维多次展开板本体部分包括两块展开主板及十四片展开副板，每块展开主板一端与机械装置支座固定，另一端连接七片展开副板，在展开主板及展开副板上设置压电陶瓷传感器、加速度传感器检测运动二维多次展开板的振动信息，将振动信息传输到计算机，通过OpenGL渲染实现可视化；采用压电片驱动器以及伺服电机带动的滚动导轨作为抑制振动的作动器。该装置能够用来模拟在太空无重力下，航天器运动二维多次展开太阳能帆板的柔性结构振动的影响和振动控制。

技术领域

本发明涉及振动检测领域，具体涉及一种运动二维多次展开板的振动控制装置及控制方法。

背景技术

太阳能帆板是一种靠太阳光压作为控制力和推动力的新型装置，航天器在太空中进入轨道后，太阳能帆板将会展开，当展开完成后，板与板之间的位置关系将由于板间铰链的锁定而处于固定状态。太阳能帆板能够被近似认为薄的矩形板。

随着航天器技术发展的日新月异，太阳能帆板面临输出功率增加、展开刚度提高的迫切需求，促使太阳能展开构型由一维一次展开向二维多次展开发展。由于运动二维多次展开板的碳纤维、铝蜂窝符合材料的比刚度大、比强度高、轻盈的重量、隔热抗振、热膨胀系数可设计等优异性能，二维多次展开式基板常采用刚性的运动二维多次展开板，基板上粘贴太阳电池片。发射时，压紧释放机构将太阳能帆板压紧在航天器侧壁上，入轨后，压紧机构解锁实现帆板展开。但由于展开后的太阳能帆板结构尺寸大、刚度低、柔性强的特点，在收到外界的扰动作用后会产生剧烈而持续的振动，这可能导致航天器的失稳。因此对运动二维多次展开的太阳能帆板的振动特性进行研究具有重大意义。

在地面试验时，由于重力与外界摩擦力产生的影响，测量结果往往存在较大误差，为了消除外界摩擦力的影响，考虑采用单轴气浮台作为整个实验平台的支撑，以模拟太空中无外阻的悬浮状态。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明的首要目的是提供一种运动二维多次展开板的振动控制装置。

本发明的次要目的是提供一种运动二维多次展开板的控制方法。

本发明的首要目的是采用如下技术方案：

一种运动二维多次展开板的振动控制装置，包括运动二维多次展开板本体部分、支持部分及控制部分；

所述运动二维多次展开板本体部分包括第一展开板结构及第二展开板结构，所述第一展开板结构及第二展开板结构均设置压电陶瓷传感器、加速度传感器及压电片驱动器；

所述支持部分包括单轴气浮台、卫星本体结构、供气回路及滚动导轨结构，所述单轴气浮台固定在底座上，所述滚动导轨结构为两个，第一展开板结构及第二展开板结构通过机械装置支座分别与滚动导轨结构的滑块连接，两个滚动导轨结构固定在卫星本体结构的两侧，卫星本体结构与单轴气浮台连接，所述供气回路向单轴气浮台供气使得卫星本体结构悬浮；

所述控制部分用于接收压电陶瓷传感器及加速度传感器的振动信号，输出控制信号驱动压电片驱动器，用于控制供气回路以及通过伺服电机控制滚动导轨结构的运动，进一步控制运动二维多次展开板本体部分的移动和振动。

所述第一展开板结构及第二展开板结构完全相同，均包括一片展开主板及七片展开副板，所述展开主板一端与机械装置支座固定，另一端与七片展开副板连接。

所述控制部分包括伺服电机控制单元、压电驱动振动控制单元及供气回路控制单元；

所述伺服电机控制单元：包括伺服电机，所述伺服电机与滚动导轨结构连接，将伺服电机采用速度控制或位置控制的方式连接伺服电机驱动器，所述伺服电机驱动器与端子板相互连接，所述端子板与运动控制卡相互连接，所述运动控制卡与计算机相互连接；