[发明专利]一种用于南极天文设备运输的减振装置与方法

说明书

本发明公开了一种用于南极天文设备运输的减振装置与方法，包括安装在南极天文设备运输平板台面底面和侧面的六个主动减振器、风速计和控制器，每个主动减振器均包括弹簧、磁流变作动器、加速度传感器和驱动器。控制器采集加速度传感器和风速计的信息，通过系统辨识、预测控制和滚动优化完成反馈控制，通过PD前馈控制补偿风速的干扰，前馈和反馈共同作用驱动磁流变作动器动作改变系统刚度和阻尼，从而削弱平板台面在两个维度的振动。本发明提出的减振装置和方法，不但提高了减振系统带宽和自适应性，而且对风速干扰进行了前馈补偿，提高了天文设备运输的稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及南极天文设备运输领域，特别是一种用于南极天文设备运输的减振装置与方法。

背景技术

中国南极昆仑站海拔高、气温低、大气视宁度好，是天文观测的绝佳台址。为了充分利用昆仑站优秀的观测环境，中国在南极昆仑站建造了一批望远镜。在昆仑站安装、运行和维护望远镜，需要把望远镜等精密的天文设备运输到现场。而把天文设备从中国运输到南极昆仑站，需要经过陆路、海上和南极内陆雪面的长途运输。其中，从南极中山站到昆仑站共1250公里路程，需要通过雪橇车运输天文设备。然而，由于南极地区的雪面硬度较大，同时雪面受到南极地形的影响会有较大的起伏，雪橇车因此会产生较大的振动，雪橇车产生的振动会传递到所运输的天文设备，强烈的振动会造成天文设备的结构变形、损坏甚至失效。在2011年中国第28次南极科考中，由于雪橇车强烈的振动导致阻尼减振器损坏，部分天文设备受损。因此，必须采取措施抑制雪橇车振动对天文设备的影响。此外，南极地区常年刮东风，而且风速较大，最大风速能够达到15米/秒。大的风速会引起运输集装箱的摇摆，从而加剧振动的级别。因此，在抑制天文设备因雪橇车引起振动影响的同时，还要考虑风速对振动的影响。

传统的减振方法是安装被动减振器和添加减振材料，将运输车辆与精密设备隔开，并通过阻尼器消耗振动能量，不断减弱振动强度。这种方式对高频振动的隔振效果较好，但是被动减振对低频振动的抑制效果不好，有时甚至会放大振动。而雪橇车由于雪面起伏产生振动具有较宽的频带，而且低频成分占主要成分且具有很大的振动能量，因此需要提出一种新的减振方法来保证南极精密设备的安全运输。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于南极天文设备运输的减振装置与方法，该用于南极天文设备运输的减振装置与方法能够实时监测天文设备的振动幅度，根据监测的振动信息对天文设备施加一个与振动方向相反的力，从而削弱振动的幅值。同时，针对南极强风对振动的影响，利用风速计检测风速信息并采用前馈的方式减少风对振动的影响。通过以上措施，不但可以削弱振动的幅值，而且具有减振频带宽和自适应强的特点，能够大幅提高天文设备运输的平稳性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于南极天文设备运输的减振装置，包括主动减振器、风速计和控制器。

南极天文设备放置在集装箱内，集装箱放置在运输车体上。

主动减振器包括至少两个X向主动减振器和至少三个Z向主动减振器。

所有X向主动减振器均安装在南极天文设备的侧面与集装箱的侧板内壁面之间，用于X向减振。其中，X向为运输车体的行驶方向。

所有Z向减振器均安装在南极天文设备底面和集装箱的底板内壁面之间，均用于竖直Z向的减振。其中有三个Z向主动减振器呈三角形布设。

每个主动减振器均包括弹性件、加速度传感器、作动器和驱动器。

弹性件和作动器平行并列布设在集装箱和南极天文设备之间，每个作动器连接一个驱动器。

加速度传感器安装在南极天文设备的侧面或底面上，用于检测对应作动器安装位置处的南极天文设备的加速度信号。

风速计用于检测运输车体行驶时的风速。