[发明专利]一种用于优化航天器展开机构性能的系统及方法

权利要求书

1.一种用于优化航天器展开机构性能的系统，其特征在于，所述系统包括支撑平台(1)、悬臂杆(2)、支撑杆(3)、可调支架(4)、展开臂(5)、驱动机构(6)、动态扭矩传感器、第一夹持器(7)和第二夹持器(8)，其中：

所述支撑平台(1)呈水平方向，且在支撑平台(1)的下方设置有支撑杆(3)；

展开臂(5)的一端与支撑平台(1)上的铰链转轴固连，驱动机构(6)与支撑平台(1)上的铰链转轴固连，且在铰链转轴上设置有动态扭矩传感器；

在展开臂(5)的另一端套接有第二夹持器(8)，第二夹持器(8)用于固定电缆的一端；

悬臂杆(2)的一端通过可调支架(4)套接在支撑杆(3)上；在悬臂杆(2)的另一端固定设置有第一夹持器(7)，所述第一夹持器(7)用于固定电缆的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种用于优化航天器展开机构性能的系统，其特征在于，所述驱动机构(6)为卷簧或者电机。

3.根据权利要求2所述的一种用于优化航天器展开机构性能的系统，其特征在于，所述动态扭矩传感器用于测量铰链转轴和展开臂(5)的转动角度。

4.基于权利要求1所述的一种用于优化航天器展开机构性能的系统的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、模拟展开机构空载展开试验；即在第一夹持器与第二夹持器之间未负载电缆时，进行展开臂的展开试验；

步骤二、固定好电缆位置后，记录第一夹持器的绑扎点位置参数(θ,Z)、第二夹持器的绑扎点位置参数(L,β)以及电缆长度S，在驱动机构的驱动作用下进行展开臂的展开试验；

其中：Z代表水平悬臂杆与支撑平台间的距离，θ代表水平悬臂杆绕竖直支撑杆逆时针转动的角度，L代表第二夹持器到展开臂转动中心的距离，β代表第二夹持器绕展开臂中心轴转动的角度；

步骤三、通过步骤一和步骤二的展开试验，获得电缆附加力矩T随展开臂转动角度的变化曲线；

步骤四、不断改变步骤二中的电缆长度S，而不改变第一夹持器和第二夹持器的绑扎点位置参数，再重复步骤二的试验过程；得到每次展开试验中电缆附加力矩T随展开臂转动角度的变化曲线；

步骤五、根据步骤三和步骤四中得到的电缆附加力矩T随展开臂转动角度的变化曲线，确定出最佳的电缆附加力矩T对应的电缆长度S₀；S₀为最佳的电缆附加力矩T对应的S；

步骤六、不断改变步骤二中的绑扎点位置参数中的θ，并始终保持参数Z、L、β和S不变，重复步骤二的试验过程，得到每次展开试验中电缆附加力矩T随展开臂转动角度的变化曲线；

步骤七、根据步骤三和步骤六中得到的电缆附加力矩T随展开臂转动角度的变化曲线，确定出最佳的电缆附加力矩T对应的θ₀；θ₀为最佳的电缆附加力矩T对应的θ；

步骤八、同理，当改变Z、L、β中的任一参数时，始终保持其余四个参数的值与步骤二中对应的值相同，通过试验，分别确定出最佳的电缆附加力矩T对应的Z₀、L₀和β₀；

将确定出的θ₀、Z₀、L₀和β₀作为展开臂的最佳绑扎点位置参数，将确定出的电缆长度S₀作为最佳电缆长度，实现航天器展开机构性能的优化。

5.根据权利要求4所述的一种用于优化航天器展开机构性能的系统的方法，其特征在于，所述步骤四中，不断改变步骤二中的电缆长度S，其中，每次将电缆长度S改变2cm。

6.根据权利要求5所述的一种用于优化航天器展开机构性能的系统的方法，其特征在于，所述步骤六中，不断改变步骤二中的绑扎点位置参数中的θ，每次参数θ的改变量为5°～10°。

7.根据权利要求6所述的一种用于优化航天器展开机构性能的系统的方法，其特征在于，所述最佳绑扎点位置参数和最佳电缆长度需要保证：在展开臂展开到竖直位置以前，在最佳绑扎点位置参数和最佳电缆长度下，电缆附加力矩T应尽量小；当展开臂转到竖直位置以后，在最佳绑扎点位置参数和最佳电缆长度下，电缆附加力矩T应尽量大。