針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，通過星上計算機對頻率調節(jié)模塊控制器進行控制，驅動組件由頻率調節(jié)模塊控制器供電并進行驅動控制，驅動組件產生的力矩和轉速通過自鎖組件傳遞并帶動繞線筒轉動，實現(xiàn)對繩索織帶的張緊和松弛，從而達到頻率調節(jié)的目的；頻率調節(jié)模塊控制器通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監(jiān)測，通過彈性張緊組件將繩索織帶上的力傳遞給力傳感器并反饋到頻率調節(jié)模塊控制器，并通過限位開關對極限位置進行安全保護，提高了系統(tǒng)的可控性和可靠性。本發(fā)明解決了部分衛(wèi)星上撓性部件基頻過低或者頻率與星上擾動源耦合需要進行頻率調節(jié)的問題。并通過對位置和力值等的監(jiān)測實現(xiàn)了系統(tǒng)的可控性和可靠性。
【專利說明】針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星的機構設計方法，具體涉及一種針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法。
【背景技術】
[0002]隨著航天技術的發(fā)展，現(xiàn)代衛(wèi)星正在向大型化、低剛度與柔性化方向發(fā)展。衛(wèi)星的撓性附件如太陽陣等基頻較低，低頻密集現(xiàn)象也比較明顯。而衛(wèi)星在軌由于飛輪、伺服機構、陀螺等活動部件擾動源，易與撓性附件產生耦合共振現(xiàn)象，對整星的姿態(tài)產生不良影響，并可能影響部分關鍵載荷工作的可靠性和穩(wěn)定性。常規(guī)的解決方法主要有:
[0003]I)對撓性附件進行優(yōu)化設計，減輕重量，使其固有頻率錯過耦合頻率，但是這種方法可設計的裕度范圍有限，對頻率的改變范圍較??；
[0004]2)對撓性附件添加輔助的撐桿，使原本懸臂梁構型的撓性附件構型變?yōu)槿氰旒苤谓Y構，這種方式對提高頻率具有明顯的效果，但是增加了重量，撐桿的設計也比較復雜，提高了系統(tǒng)復雜度；
[0005]3)對星上振源的控制頻率等進行設計，錯開與撓性附件的耦合頻率。這種方法也受限于轉動部件的工作模式和任務需求，不能有效解決問題。
[0006]針對此問題，根據(jù)實際的使用情況，采用一定的方法，對撓性附件的頻率在軌進行調節(jié)和改變，使得其頻率與星上活動部件頻率錯開，具有緊迫的工程應用價值。

【發(fā)明內容】

[0007]針對上述需求，本發(fā)明提供一種針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明提供的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，通過星上計算機對頻率調節(jié)模塊控制器進行控制，驅動組件由頻率調節(jié)模塊控制器供電并進行驅動控制，驅動組件產生的力矩和轉速通過自鎖組件傳遞并帶動繞線筒轉動，實現(xiàn)對繩索織帶的張緊和松弛，從而達到頻率調節(jié)的目的；頻率調節(jié)模塊控制器通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監(jiān)測，通過彈性張緊組件將繩索織帶上的力傳遞給力傳感器并反饋到頻率調節(jié)模塊控制器，并通過限位開關對極限位置進行安全保護，提高了系統(tǒng)的可控性和可靠性。
[0009]優(yōu)選地，所述驅動組件為步進電機，步進電機使用脈沖信號進行開環(huán)控制，方法簡單，重量較輕，可靠度高，在航天器上使用較為成熟。
[0010]優(yōu)選地，自鎖組件選用的變速裝置為蝸輪蝸桿減速器，因其具有自鎖性，即在驅動組件不通電的情況下，繞線筒轉軸鎖死不能轉動，用于在工作的非繩索調整階段驅動組件斷電，降低功耗。
[0011]優(yōu)選地，繞線筒包括尺寸與繩索織帶相應的寬度和長度匹配的圓環(huán)凹槽，圓環(huán)凹槽起到滿足繞線筒對繩索織帶的纏繞和貯存的作用。
[0012]優(yōu)選地，所述繩索織帶為復合材料編織的織帶，具有高強度，高模量，低密度的特點，滿足增頻機構對拉繩剛度、強度、韌性和空間環(huán)境使用要求。[0013]優(yōu)選地，采用彈性卡箍保持繩索織帶在收攏狀態(tài)下的位置，彈性卡箍的張口形狀靠彈力壓緊保持，用于抵抗衛(wèi)星主動段的振動，在撓性附件展開過程中，繩索織帶從卡箍中脫出，以避免干涉撓性附件的展開。
[0014]優(yōu)選地，通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監(jiān)測，具體地，監(jiān)測每次頻率調節(jié)模塊控制器的指令是否都得到精確的執(zhí)行，提高了安全性和可靠性。
[0015]優(yōu)選地，通過彈性張緊組件和力傳感器對張緊后的繩索織帶的力值進行監(jiān)測，以防止繩索織帶上力值過大對撓性附件產生不良影響，并通過限位開關對極限位置進行限位，進一步提高了系統(tǒng)工作的安全性。
[0016]由于采用了以上的技術方案，使得本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術中的增頻方法，具有以下的有益效果:
[0017]首先，根據(jù)本發(fā)明提供的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，充分考慮衛(wèi)星及撓性附件的安裝和使用環(huán)境要求，該方法具有展開隨動功能、撓性附件頻率調節(jié)和停轉保持功能，使該發(fā)明滿足衛(wèi)星撓性附件增頻使用要求。
[0018]其次，根據(jù)本發(fā)明提供的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，在設計過程中充分考慮了安全保護等因素，使整個機構具有安全度高、可靠性高的特點，可以有效保護衛(wèi)星及其撓性附件的安全工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明提供的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0022]下面對本發(fā)明的實施作詳細說明，實施具體步驟以本發(fā)明技術方案為前提下進行，這里給出詳細的實施方式和具體的操作過程。
[0023]本發(fā)明通過星上計算機對頻率調節(jié)模塊控制器進行控制，驅動組件由控制器供電并進行驅動控制，產生的力矩和轉速通過自鎖組件傳遞并帶動繞線筒轉動，實現(xiàn)對繩索織帶的張緊和松弛，從而達到頻率調節(jié)的目的，解決了部分航天器上撓性部件基頻過低或者低階頻率與星上振源耦合需要增加頻率的問題。同時通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監(jiān)測，通過彈性張緊組件將織帶上的力傳遞給力傳感器并反饋到控制器，并通過限位開關對極限位置進行安全保護，提高了系統(tǒng)的可控性和可靠性。
[0024]所采用的驅動組件為步進電機，步進電機的使用脈沖信號進行開環(huán)控制，方法簡單，重量較輕，可靠度高，在航天器上使用較為成熟。
[0025]自鎖組件選用的變速裝置為蝸輪蝸桿減速器，因其具有自鎖性，即在驅動組件不通電的情況下，繞線筒轉軸鎖死不能轉動，可以使模塊在工作的非繩索調整階段驅動組件斷電，降低功耗。
[0026]繞線筒是根據(jù)拉繩織帶相應的寬度和長度加工出一定尺寸的圓環(huán)凹槽，滿足繞線筒對繩索織帶的纏繞和貯存的作用。
[0027]選用的拉繩為復合材料編織的織帶，具有高強度，高模量，低密度的特點，滿足增頻機構對拉繩剛度、強度、韌性和空間環(huán)境使用要求。
[0028]采用彈性卡箍保持繩索織帶在收攏狀態(tài)下的位置，彈性卡箍的張口形狀靠彈力壓緊保持，可以抵抗衛(wèi)星主動段的振動，在撓性附件展開過程中，繩索從卡箍中脫出，不會干涉撓性附件的展開。
[0029]通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監(jiān)測，可以監(jiān)測每次控制器的指令是否都得到精確的執(zhí)行，提高了安全性和可靠性。
[0030]通過張緊組件和力傳感器可以對張緊后的繩索織帶的力值進行監(jiān)測，防止繩索上力值過大對撓性附件產生不良影響，并通過限位開關對極限位置進行限位，進一步提高了系統(tǒng)工作的安全性。
[0031]更為具體的描述如下:
[0032]1.對撓性附件的頻率調節(jié)需求進行分析。
[0033]對撓性附件的頻率調節(jié)需求進行分析，在確定撓性附件上拉繩位置和繩索在星上位置的基礎上，計算所需的繩索織帶的剛度和繩上的拉力的需求。
[0034]2.進行主傳力路徑的各組件設計分析
[0035]在上一步的基礎上，根據(jù)繩索織帶的剛度和力值的需求進行驅動組件、自鎖組件和繞線筒的設計，滿足頻率調節(jié)的需求。
[0036]3.進行安全監(jiān)測傳感器的選擇和設計
[0037]選擇合適的位置傳感器對繞線筒的位置進行監(jiān)測，可以監(jiān)測控制器的指令是否都得到準確的執(zhí)行，提高了安全性和可靠性。
[0038]通過張緊組件和力傳感器可以對張緊后的繩索織帶的力值進行監(jiān)測，防止繩索上力值過大對撓性附件產生不良影響，并通過限位開關對極限位置進行限位，進一步提高了系統(tǒng)工作的安全性。
[0039]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。
【權利要求】
1.一種針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，其特征在于，通過星上計算機對頻率調節(jié)模塊控制器進行控制，驅動組件由頻率調節(jié)模塊控制器供電并進行驅動控制，驅動組件產生的力矩和轉速通過自鎖組件傳遞并帶動繞線筒轉動，實現(xiàn)對繩索織帶的張緊和松弛，從而達到頻率調節(jié)的目的；頻率調節(jié)模塊控制器通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監(jiān)測，通過彈性張緊組件將繩索織帶上的力傳遞給力傳感器并反饋到頻率調節(jié)模塊控制器，并通過限位開關對極限位置進行安全保護，提高了系統(tǒng)的可控性和可靠性。
2.根據(jù)權利要求1所述的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，其特征在于，所述驅動組件為步進電機，步進電機使用脈沖信號進行開環(huán)控制。
3.根據(jù)權利要求1所述的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，其特征在于，自鎖組件選用的變速裝置為蝸輪蝸桿減速器，用于在工作的非繩索調整階段驅動組件斷電，降低功耗。
4.根據(jù)權利要求1所述的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，其特征在于，繞線筒包括尺寸與繩索織帶相應的寬度和長度匹配的圓環(huán)凹槽，圓環(huán)凹槽起到滿足繞線筒對繩索織帶的纏繞和貯存的作用。
5.根據(jù)權利要求1所述的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，其特征在于，所述繩索織帶為復合材料編織的織帶。
6.根據(jù)權利要求1所述的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，其特征在于，采用彈性卡箍保持繩索織帶在收攏狀態(tài)下的位置，彈性卡箍的張口形狀靠彈力壓緊保持，用于抵抗衛(wèi)星主動段的振動，在撓性附件展開過程中，繩索織帶從卡箍中脫出，以避免干涉撓性附件的展開。
7.根據(jù)權利要求1所述的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，其特征在于，通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監(jiān)測，具體地，監(jiān)測每次頻率調節(jié)模塊控制器的指令是否都得到精確的執(zhí)行。
8.根據(jù)權利要求1所述的針對衛(wèi)星可展撓性附件的頻率調節(jié)實現(xiàn)方法，其特征在于，通過彈性張緊組件和力傳感器對張緊后的繩索織帶的力值進行監(jiān)測，以防止繩索織帶上力值過大對撓性附件產生不良影響，并通過限位開關對極限位置進行限位。
【文檔編號】B64G1/44GK103448923SQ201310345366
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權日:2013年8月8日
【發(fā)明者】程衛(wèi)強, 周徐斌, 田華, 崔偉, 薛景賽 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所