[发明专利]力限控制振动试验系统及试验方法有效
申请号: | 201110456050.7 | 申请日: | 2011-12-31 |
公开(公告)号: | CN102539101A | 公开(公告)日: | 2012-07-04 |
发明(设计)人: | 岳志勇;张俊刚;冯咬齐;向树红;李新明;沈风霞;王剑;王智勇 | 申请(专利权)人: | 北京卫星环境工程研究所 |
主分类号: | G01M7/06 | 分类号: | G01M7/06 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 100094*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 控制 振动 试验 系统 方法 | ||
技术领域
本发明属于航天器力学环境试验领域,具体涉及一种用于航天器环境试验的力限控制振动试验系统及使用该振动试验系统进行航天器环境试验的振动试验方法。
背景技术
在国内航天器振动试验中,传统的加速度控制方法得到了广泛应用。然而该方法在航天器产品共振频段存在着明显的缺陷,在振动试验过程中由于界面阻抗的不同使得航天器结构会经受远高于实际发射环境的加速度响应,即产生过试验问题,过试验会导致航天器上安装的天线、太阳翼、电源、各种敏感器等有效载荷分系统、部组件甚至是主结构的损坏,降低航天器工作的可靠性和寿命。
力限控制振动试验方法是在传统的加速度控制方法的基础上,引入力响应限幅控制技术,试验中要求试验件(航天器或航天器部件)同时满足加速度试验条件和力响应限幅控制条件。采用这种加速度与力的双重控制的技术可以较真实的复现试验件在发射状态下系统共振时的响应情况,在很大程度上缓解由于试验件界面阻抗动力吸振效应引起的过试验问题,有效保护试验件的安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决航天器或航天器部件在传统的加速度控制振动试验中存在过试验问题的振动试验系统及使用该系统进行振动试验的方法。本发明的振动试验系统和试验方法,可以保证振动试验结果满足GJB1027A规定,控制精度优于传统的加速度控制振动试验方法。
本发明的力限控制振动试验系统,包括振动台、安装在振动台上部的用于放置试验件的力测量装置、振动试验控制系统以及数据采集与处理系统,力测量装置包括上辅助工装、下辅助工装以及设置在两个辅助工装之间的三向力传感器,上辅助工装、下辅助工装和三向力传感器之间进行机械连接,机械连接的预紧力应能保证它们接触面之间配合紧密,保证三向力传感器和辅助工装之间的预紧力大于力传感器所受最大力,并且保证力测量装置在承受纵向或横向力时多个力传感器之间受力均匀;上辅助工装上安装的加速度传感器通过加速度电荷放大器与振动试验控制系统电通信,三向力传感器的力测量信号通过力信号调节系统进行合力和合力矩计算并将计算的合力与合力矩时域信号电通信给振动试验控制系统以及数据采集与处理系统,振动试验控制系统对加速度信号、合力和合力矩信号进行处理后,发出的控制信号通过功率放大器进行放大后驱动振动台,进行力限控制振动试验。
其中,力信号调节系统根据以下公式进行合力和合力矩的计算:
设试验件纵向试验时沿Z轴方向振动,横向试验时沿Y轴方向振动,则X轴垂直于Y轴和Z轴,从而建立几何坐标系。
在试验件振动试验中,将第i号力传感器测量得到的X、Y、Z向分力(时域信号)分别设为Fx(i)、Fy(i)和Fz(i),第i号力传感器所在的坐标值设为(x(i),y(i),z(i)),坐标值有正负号,由分力分别计算得到的绕X轴、Y轴、Z轴的力矩分别设为Mx(i)、My(i)和Mz(i):
Mx(i)=Fz(i)×y(i)....................................................(1)
My(i)=-Fz(i)×x(i)....................................................(2)
Mz(i)=-Fx(i)×y(i)+Fy(i)×x(i)...........................................(3)
合力及合力矩测量值计算公式如下:
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