[发明专利]一种卫星隔振装置的高精度快速设计方法

说明书

本发明提出了一种卫星隔振装置的高精度快速设计方法，包括以下步骤：S1、根据隔振装置中隔振单元的设计状态，确定隔振单元的完全刚度矩阵K_i；S2、根据隔振对象和隔振单元的几何包络、安装条件以及卫星上的安装空间限制，确定隔振单元的综合变换矩阵T_i；S3、根据步骤S1确定的隔振单元的完全刚度矩阵K_i和步骤S2确定的隔振单元的综合变换矩阵T_i，确定隔振装置的综合刚度矩阵K；S4、根据步骤S3确定的隔振装置的综合刚度矩阵K以及隔振对象的质量特性矩阵K，确定隔振系统的固有频率f_j及每阶固有频率对应的振型ν_j。本发明具有精度高、计算便捷的优点，提高卫星隔振设计效率，可以有效实现卫星隔振装置的高精度快速设计方法。

技术领域

本发明涉及航天器隔振控制技术领域，尤其涉及一种卫星隔振装置的高精度快速设计方法。

背景技术

随着航天技术的发展，卫星精度要求越来越高，卫星有效载荷对星上微振动的干扰也越来越敏感。为保证有效载荷正常工作，通常采用隔振装置来抑制星上微振动干扰。由于卫星功能和结构日益复杂，导致卫星的共振峰繁多且密集。要保证隔振装置有效工作，必须对隔振装置进行高精度的频率设计，避免与卫星结构发生耦合共振而丧失隔振功能。

隔振装置通常由若干隔振器和相关的连接结构组成，隔振装置设计的核心是隔振器的刚度匹配设计。目前还没有准确的方法能够将隔振装置系统频率直接分解为单个隔振器刚度的要求(即正向设计方法)。工程中通常采用逆向设计方法，即“隔振器初步设计→隔振装置仿真模型构建→隔振装置动力学仿真→隔振装置频率满足性分析→隔振单元设计改进→隔振装置改进后仿真模型构建→隔振装置改进后动力学仿真→隔振装置改进后频率满足性分析→...”的设计过程。这种逆向设计无法将系统前6阶固有频率要求直接转化为隔振器刚度的需求，通常很难快速的得到合理的设计结果。工程中常常发生的情况是需要通过设计、仿真、改进、再仿真、再改进等反复迭代的过程达到最终的设计方案，有时甚至无法完全满足要求，只能放弃一些性能的要求。虽然有时也可以采用传统机械设备(如车床、电机、悬架等)的隔振设计方法进行刚度估算，但该方法只考虑了隔振器刚度矩阵21个刚度值中的3个平动刚度，而忽略了其余3个转动刚度和18个耦合刚度，由此得到的刚度常常具有较大的误差，通常只适用于精度要求不高的隔振设计，无法适用于卫星的高精度隔振需求。

发明内容

基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种卫星隔振装置的高精度快速设计方法

本发明提出的一种卫星隔振装置的高精度快速设计方法，包括以下步骤：

S1、根据隔振装置中每个隔振单元的设计状态，确定每个隔振单元的完全刚度矩阵K_i，其中i＝1,2,…,N，N为隔振单元数量；

S2、根据隔振对象和隔振单元的几何包络、安装条件以及卫星上的安装空间限制，确定隔振单元的综合变换矩阵T_i；

S3、根据步骤S1确定的隔振单元的完全刚度矩阵K_i和步骤S2确定的隔振单元的综合变换矩阵T_i，确定隔振装置的综合刚度矩阵K；

S4、根据步骤S3确定的隔振装置的综合刚度矩阵K以及隔振对象的质量特性矩阵，确定隔振系统的固有频率f_j及每阶固有频率对应的振型ν_j，其中j＝1,2,…,6。

优选的，步骤S1具体包括以下步骤：

S11、若隔振单元为技术成熟或已经定型的产品，无需或无法再做技术更改时，采用试验测试的方法确定隔振单元的完全刚度矩阵K_i，其中i＝1,2,…,N，N为隔振单元数量；