[发明专利]一种基于音圈作动器的超静主动隔振平台及方法

说明书

本发明公开了一种基于音圈作动器的超静主动隔振平台及方法，包括下平台、上平台、8个音圈作动器；其中下平台通过底板固连在空间站上，上平台通过8个音圈作动器悬浮在下平台上；每个音圈作动器配合安装一个弹簧，进行约束限位；每个音圈作动器上同轴安装个1个加速度计，实时测量上平台载荷的加速度信息，音圈作动器和弹簧组成的8根支腿通过抗饱和控制算法进行主被动隔振控制，以实现上平台光电载荷的超静环境。本发明在保证相同隔振效果的同时能够避免控制电压长时间饱和且更平稳不易漂移，进而保证空间科学实验光学设备能够长时间运行。

技术领域

本发明属于隔振控制技术领域，具体涉及一种超静主动隔振平台及方法。

背景技术

当前我国已进入探索空间的时代，以空间站为主要平台开展各类空间科学实验，然而由于宇航员活动、太阳帆板运动等各种扰动源的存在，使得空间站微振动环境问题突出，尤其是对于振动极为敏感的光电设备科学实验，需要μg量级微振动水平。而空间站在1Hz～100Hz的微振动加速度水平在mg量级，因此必须对光电设备进行隔振。由于被动隔振装置只能对频率大于其系统基频√2倍的扰动有抑制效果，对于空间站内1Hz～10Hz的低频振动，如只使用被动隔振装置进行振动抑制，将使系统的基频变得非常低，进而使系统刚度变得很低，难以对光电设备进行有效的支撑与防护，不能为光电设备提供稳定安全的工作环境。因此，随着航空航天领域高精度设备的应用，传统的被动隔振方法已不能满足要求。为了抑制低频区域的微振动，许多研究人员致力于研究超静主动隔振平台，从而满足超静微振动环境的性能要求。

超静主动隔振平台的控制方法通常采用经典的PID控制等，为了快速的抑制外界振动激励，需要尽可能地增加音圈作动器的作用力，但与之带来的负面影响就是主动隔振控制过程中会出现积分饱和现象，导致控制器出现较大的超调量，控制电压不稳定，且易出现长时间饱和现象，进而对空间科学实验的顺利开展带来负面影响。为了有效地抑制低频区域的微振动，且长时间为空间科学实验光电设备提供超静超稳的工作环境，许多研究人员致力于研究超静主动隔振控制抗饱和方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于音圈作动器的超静主动隔振平台及方法，包括下平台、上平台、8个音圈作动器；其中下平台通过底板固连在空间站上，上平台通过8个音圈作动器悬浮在下平台上；每个音圈作动器配合安装一个弹簧，进行约束限位；每个音圈作动器上同轴安装个1个加速度计，实时测量上平台载荷的加速度信息，音圈作动器和弹簧组成的8根支腿通过抗饱和控制算法进行主被动隔振控制，以实现上平台光电载荷的超静环境。本发明在保证相同隔振效果的同时能够避免控制电压长时间饱和且更平稳不易漂移，进而保证空间科学实验光学设备能够长时间运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于音圈作动器的超静主动隔振平台，包括顶板、上平台、安装凸耳、底板、推杆支撑块、单轴加速度传感器、控制单元、锁紧释放装置和音圈作动器；

所述安装凸耳设置在底板上，通过安装凸耳将底板固定在空间站上；所述上平台设置在底板上方；所述顶板安装在上平台上方；

所述锁紧释放装置有多个，均固定在底板上；所述锁紧释放装置用于将上平台与顶板锁紧，使上平台不能在太空中处于悬浮状态；当锁紧释放装置解锁时，上平台在太空中处于悬浮状态；

所述推杆支撑块有两个，以底板中轴线为对称轴安装在底板上；

所述音圈作动器有8个，其中4个音圈作动器竖直放置在上平台的孔内；另外4个音圈作动器水平放置，其中2个水平放置的音圈作动器分别与一个推杆支撑块成90度角的两个侧面接触，音圈作动器的中心轴与推杆支撑块的侧面垂直，另外2个水平放置的音圈作动器分别与另一个推杆支撑块成90度角的两个侧面接触，音圈作动器的中心轴与推杆支撑块的侧面垂直；

每个音圈作动器端部安装一个弹簧，进行约束限位，音圈作动器和弹簧构成一个支腿；每个音圈作动器同轴安装1个单轴加速度传感器；