[发明专利]一种使用多级隔振平台提高光学载荷成像质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高光学载荷成像质量的方法，特别涉及一种使用多级隔振平台提高光学载荷成像质量的方法，属于高频振动控制领域。

背景技术

目前航天器上主要的振动部件是飞轮或控制力矩陀螺等带有高速转子的执行机构。它们的振动主要是由高速转子的静动不平衡以及机械轴承的安装误差造成的，所产生的振动会直接影响光学载荷的成像质量。结合使用一种挠性飞行器飞轮姿态控制系统设计方法(耿云海，崔祜涛，崔海英，杨涤.挠性飞行器飞轮姿态控制系统设计[J].系统工程与电子技术.2001，23(6)：55-58)，并加入飞轮产生的振动，则可得知卫星的姿态精度和稳定度分别是5.6×10^-3°和3.4×10^-4°/s，此环境情况下，还达不到光学有效载荷的高成像质量。

因此，为了能够进一步提高光学有效载荷的成像精度和稳定度，多级隔振平台的设计和使用成为了关键技术。目前在对多级隔振平台进行动力学建模的过程中均认为隔振平台的基础固定或者就针对某单一的隔振平台进行单独动力学建模，没有将其应用在星体上，并且公式复杂很难得到推广使用(郭洪波，刘永光，李洪人.六自由度Stewart平台动力学模型的特性分析[J].北京航空航天大学学报.2007，33(8)：940-944)。而国外某些型号卫星上为检验多级隔振平台对光学有效载荷姿态稳定度的改善程度，常通过有限元建模的方式反复试验验证所设计的隔振平台参数是否满足隔振要求(Liu K C，Maghami P.Reaction Wheel Disturbance Modeling，Jitter Analysis，and Validation Tests for Solar Dynamics Observatory[C].AIAA Guidance，Navi-gation and Control Conference and Exhibit.Honolulu，Hawaii，18-21August，2008.)，此种做法具有精确性，能够对某个已知卫星进行姿态稳定度的预测，但是当更换星体就需要重新建立整星的有限元模型，因此该方法不具有普适性，并且会加大隔振平台的制造工期。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中星上光学有效载荷成像精度和稳定度低的问题，公开了一种使用多级隔振平台提高光学载荷成像质量的方法。

本发明的方法是通过下述技术方案实现的。

一种隔振平台包括：上平台、下平台以及连接上平台和下平台的支杆。所述的一种隔振平台可以安装在飞轮或者控制力矩陀螺等卫星执行机构和卫星星体之间，或光学有效载荷和卫星星体之间；

当在飞轮和卫星星体之间加入隔振平台的时候，可令隔振平台的上平台和飞轮外壳固连，共同组成了一套上平台系统；当在控制力矩陀螺和卫星星体之间使用隔振平台时，需加装一套安装架，安装架的一端固连在隔振平台的上平台处，安装架的另一端固连在控制力矩陀螺的框架上，以保证框架沿着轴向转动，此时，控制力矩陀螺、安装架和隔振平台的上平台共同组成了上平台系统；当需要在光学有效载荷和卫星星体加装隔振平台时，光学有效载荷的底座和隔振平台的上平台固连，同样能够组成一套上平台系统。所有隔振平台的下平台都固定连接在卫星星体上，共同组成了下平台系统。

为能够实现隔振平台对执行机构或者光学有效载荷的支撑，所述支杆的数目不少于两个。

所述隔振平台的上平台和下平台采用钛合金材料。

所述支杆中间段的材料为金属橡胶，其建模过程中可被简化成弹簧和阻尼并联的一个系统，其余部分为合金钢材料。

一种使用多级隔振平台提高光学载荷成像质量的方法，具体步骤如下：

步骤一：根据卫星所携带的飞轮或者控制力矩陀螺的个数来确定使用隔振平台的个数。做到每个飞轮或者每个控制力矩陀螺都使用对应大小的隔振平台来隔离它们造成的高频振动；

步骤二：选用任意一个隔振平台，该隔振平台共有N个支杆，求解第i个支杆在惯性坐标系下表示的支杆向量S_i，其具体的表达式如下：

S_i=t+A_eup_i-(b+r_db+A_edq_i)                        (1)