[发明专利]一种大型空间望远镜微振动试验角激励模拟装置及方法

说明书

本发明公开了一种大型空间望远镜微振动试验角激励模拟装置，包括底座、激振器、加速度传感器、配重质量块和顶盖，所述激振器设置有两个并固定在底座上，两个所述激振器关于底座中轴线中心对称，一个所述激振器通过顶杆与加速度传感器连接，另一个所述激振器通过顶杆与配重质量块连接，还包括角激励振动控制系统，所述角激励振动控制系统包括数字控制子系统及信号发送与采集子系统。本发明中，通过角激励振动控制系统控制，得到可以输出高精度振动、波形失真度小、可靠性高的角激励模拟装置，应用于航空航天等领域的仪器微振动环境力矩模拟中，同时旨在推动国内微振动角激励的模拟与控制技术的进一步发展。

技术领域

本发明涉及力学振动环境试验技术领域，尤其涉及一种大型空间望远镜微振动试验角激励模拟装置及方法。

背景技术

随着空间技术的飞速发展,我国航空航天等很多领域取得了突破性进展，但是随之也产生出一些问题，比如航空领域中，飞行器由于运动而产生振动，会对飞机内的精密零件产生较大影响；航天领域中，卫星在发射过程中会产生振动，在太空中由于太阳能板的转动也会产生振动，而作为超精密仪器的大型空间望远镜对振动尤其敏感。

近年来，具有大口径、高分辨率的空间望远镜在民用、商业、军工、天文学等领域的作用越来越大。但是航天器上的运动设施(如控制力矩陀螺、反作用飞轮、太阳帆板展开机构、制冷机等)产生的微振动会极大的降低空间望远镜的成像质量。微振动形式复杂，具有幅值小、频率分布范围广、振动多向等特点，同时大型空间望远镜技术复杂，涉及学科内容多,现有的振动抑制措施和分析技术很难满足其发展需求，因此研究与之相关的微振动抑制技术、微振动集成仿真分析、微振动地面模拟平台等关键技术，对于大口径空间望远镜的研制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种大型空间望远镜微振动试验角激励模拟装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种大型空间望远镜微振动试验角激励模拟装置，包括底座、激振器、加速度传感器、配重质量块和顶盖，所述激振器设置有两个并固定在底座上，两个所述激振器关于底座中轴线中心对称，一个所述激振器通过顶杆与加速度传感器连接，另一个所述激振器通过顶杆与配重质量块连接。

优选地，还包括角激励振动控制系统，所述角激励振动控制系统包括数字控制子系统及信号发送与采集子系统，所述数字控制子系统由计算机实现，所述计算机安装有振动试验算法程序，所述信号发送与采集子系统包括控制模块、信号输出模块和信号输入模块。

优选地，所述激振器可动部分质量乘以可动部分加速度等于激振器产生的线激励，两个等大反向的线激励相互作用产生微振动角激励：

M＝m×a×L

其中，M表示角激励，m表示激振器可动部分质量总和，a表示激振器可动部分的加速度，L表示两个激振器中轴线之间的距离。

优选地，一种大型空间望远镜微振动试验角激励模拟装置的模拟方法，包括以下步骤：

S1、依据工程实际要求定义参考功率谱密度，将参考功率谱密度乘以频率分辨率再开根号得到参考功率谱密度的傅氏谱L_r：

其中，S_rr表示参考功率谱密度，df表示频率分辨率；

S2、添加阻抗矩阵和随机相位，计算驱动谱：

D＝ZLP

其中，D为驱动谱，Z为阻抗矩阵，P为随机相位矩阵；

S3、对驱动谱D做逆傅里叶变换得到伪随机信号；

S4、对伪随机信号做时域随机化或连续卷积得到真随机信号；