[发明专利]分离式航天器舱间线缆刚度试验测定方法

说明书

本发明涉及一种微振动传递及多体动力学领域内的分离式航天器舱间线缆刚度试验测定方法，包括如下步骤：步骤1，平台舱微振动模拟：根据卫星实际振动量级和振动频率范围，利用直线型音圈电机驱动平台舱运动模拟微振动；步骤2，系统基频测定：在平台舱一侧利用直线电机施加已知的振动加速度激励，载荷舱上安装光纤陀螺和线加速度计，测量载荷舱的响应，根据载荷舱响应确定系统基频；步骤3，线缆刚度解算；步骤4，确定线缆最优选型与布局。本发明可以实现线缆刚度的精确测定，而且所用的到设备都是航天领域常见设备，易于实现，准确的线缆刚度测定为系统动力学建模与控制器设计提供依据，为分离式航天器双超指标的实现提供支持。

技术领域

本发明涉及微振动传递、多体动力学等领域，特别涉及一种分离式航天器舱间线缆刚度测定方法。结果可以用于分离式航天器动力学建模、控制器设计。同时该试验分析方法同样可以用于其它领域线缆连接的影响分析。

背景技术

利用非接触磁浮作动器互相作用的分离式航天器，通过物理隔离平台舱振动向载荷舱传递的路径，可以实现载荷舱超高指向精度超高稳定度。舱间柔性连接线缆对载荷舱“双超”指标的实现有很大影响。分离式航天器舱间连接线缆通常比较短，而且在轨由于限位保护，两端相对位移较小，目前国内外研究中均将其等效为弹簧模型。因此其对载荷舱传递的干扰力和力矩与线缆的等效刚度以及两端的相对位移有关。

通常刚度测定试验是通过在连接体一端施加一定的力使其产生位移S，根据力和位移的比值确定刚度。但是这种力除以位移的方法一般适用于刚度较大的杆梁等情况。另外一种比较常用的方法是将线缆一段连接至六维力传感器，另一端运动指定位移，根据测得力和位移确定刚度。这种方法用在刚度比较大的线缆的刚度测定，而且六维力传感器通常精度较差，难以精确测定微小的扰动力。在超高精度和超高稳定度要求的航天器上要求线缆尽可能的柔，以减小对载荷舱的影响。柔性线缆具有较为复杂的动力学特性，因此力除以位移的方法用在柔性线缆刚度测定上会有较大的误差。在要求超高精度和超高稳定度航天器中的柔性线缆上以及其他精密领域不再适用。

经对现有技术的检索，中国实用新型专利CN201720531587.8，发明名称为一种航天器中使用的线缆，包括固定基座(5)和装配盒(8)，其特征在于：所述装配盒(8)固定安装在固定基座(5)上方，所述固定基座(5)上设置有螺纹孔(6)，所述装配盒(8)内固定安装有固定板(9)，所述固定板(9)与装配盒(8)间设置有滑槽(3)，所述滑槽(3)内部设置有滚轮(10)，所述装配盒(8)上方安装有上盖(1)，所述上盖(1)与装配盒(8)间通过转轴(7)转动连接，所述上盖(1)与装配盒(8)间设置有线缆盘(2)，所述线缆盘(2)上缠绕有线缆(4)。该航天器中使用的线缆，通过上盖的设计，在线缆的使用过程中，能够对线缆进行保护，防止线缆受损；通过滑槽和滚轮的设计，在线缆的使用过程中，线缆盘在滑槽内部转动，使得线缆的铺设方便快捷等等。但却不能准确测定舱间线缆刚度并给出线缆选型和布局优选方案，也就不可以为建立分离式航天器精确动力学模型和控制方案设计提供支撑。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种分离式航天器舱间线缆刚度试验测定方法。本发明可以实现线缆刚度的精确测定，而且所用的到设备都是航天领域常见设备，易于实现，同时准确的线缆刚度测定为系统动力学建模与控制器设计提供依据，为分离式航天器双超指标的实现提供支持。

本发明涉及一种分离式航天器舱间线缆刚度试验测定方法，包括如下步骤：

步骤1，平台舱微振动模拟：根据卫星实际振动量级和振动频率范围，利用直线型音圈电机驱动平台舱运动模拟微振动；

步骤2，系统基频测定：在平台舱一侧利用直线电机施加已知的振动加速度激励，载荷舱上安装光纤陀螺和线加速度计，以测量载荷舱的响应，根据载荷舱响应确定系统基频；

步骤3，线缆刚度解算：通过建立系统传递函数，分析系统谐振频率与线缆刚度的函数关系，解算线缆刚度；