[实用新型]一种基于拉索作动调控装置的挠性航天器减振模型结构

说明书

本实用新型涉及挠性航天器姿态控制技术领域，为一种基于拉索作动调控装置的挠性航天器减振模型结构。该结构在现有“中心刚体‑挠性梁‑集中质量块”模型基础上，增加索塔和拉索，索塔关于中心刚体对称设置，索塔一端固定于中心刚体呈固定端，另一端与拉索相接呈自由端；中心刚体、索塔、拉索、质量块位于同一平面，该平面与固定轴保持垂直；质量块通过拉索与索塔的自由端相接，整体呈四边形结构；索塔的自由端设有用于收放拉索的电驱随动机构；电驱随动机构通过收放拉索，在旋转过程中调节质量块的振动响应。采取拉索减振控制策略以增强系统工作性能，实现对系统精度和稳定性的协调控制，攻克了大柔性结构追踪精度低、振动控制效果差的难题。

技术领域

本实用新型涉及挠性航天器姿态控制技术领域，更具体地，为一种基于拉索作动调控装置的挠性航天器减振模型结构。

背景技术

大挠性航天器的控制研究主要涉及到两个问题：1)姿态控制问题：即挠性航天器从一种位姿转换到另一种位姿；2)振动抑制问题：在挠性航天器姿态控制的同时，又要考虑抑制挠性附件的结构振动，以减小振动对姿态控制的影响。目前主要采用“中心刚体-挠性梁-集中质量块”的组合回转体模型，在回转力矩的驱动下，挠性梁AB绕固定转轴OZ作回转运动。在无调控下，系统柔性结构的整体运动激发模型挠性梁产生低频振动，一方面，直接改变系统的工作性能，导致低频模态密集，系统整体阵型的固有频率偏低，致使整体结构的刚度偏小，抵抗相应变形的能力变差，振动衰减的速度变慢，周期变长，影响整体稳定性；另一方面，柔性体产生的弹性变形能会反作用于本身而改变运动特征，甚至改变自身惯量，影响运动追踪和位置定位的精度。

因此，整体和局部振动的有效协调控制成为保证系统整体追踪精度、提高系统性能稳定性的一个关键科学问题。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于拉索作动调控装置的挠性航天器减振模型结构，采取拉索减振控制策略以增强系统工作性能，实现对系统精度和稳定性的协调控制，从而攻克大柔性结构追踪精度低、振动控制效果差的难题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于拉索作动调控装置的挠性航天器减振模型结构，包括：中心刚体、挠性梁和质量块，所述中心刚体位于挠性梁中心位置，所述质量块设于挠性梁两端，所述挠性梁以中心刚体为中心、以一垂直平分线为固定轴循环旋转。该结构还包括索塔和拉索，所述索塔关于中心刚体对称设置，索塔一端固定于中心刚体呈固定端，另一端与拉索相接呈自由端；所述中心刚体、索塔、拉索、质量块位于同一平面，该平面与固定轴保持垂直；所述质量块通过拉索与索塔的自由端相接，整体呈四边形结构；所述索塔的自由端设有用于收放拉索的电驱随动机构；电驱随动机构通过收放拉索，在旋转过程中调节质量块的振动响应。其中，为更有效抑制挠性梁末端点处产生的振动，采用了辅助对称斜拉振动调控方案，即在中心刚体上对称地安装两个垂直于挠性梁的刚性固定索塔，并通过拉索连接梁末点至索塔顶端的电驱随动机构，电机驱动卷筒带动拉索作牵引运动，电驱随动机构两侧拉索提供对称拉力以减缓挠性梁两侧末端的振动响应。

进一步地，所述电驱随动机构包括驱动电机、减速器、齿轮组、传动轴和卷筒，所述卷筒收卷有拉索，驱动电机通过减速器、齿轮组控制卷筒转动，进行拉索收放。其中，驱动电机产生的扭矩通过减速器减速后带动齿轮组，在啮合作用下小齿轮带动大齿轮，从而驱动卷筒转动，系在卷筒上的拉索通过卷筒转动拉索梁一侧的质量块，进而起到对质量块调节的效果。

进一步地，所述中心刚体设有用于提供回转力矩的力矩陀螺。

进一步地，各段拉索长度相等。

进一步地，所述电驱随动机构收放拉索的控制关系为