專利名稱：柔性天線系統(tǒng)流體減振及姿態(tài)調(diào)整技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用油環(huán)裝置的柔索牽引系統(tǒng)的技術(shù)改進，即柔性天線系統(tǒng)流體減振及姿態(tài)調(diào)整技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前天線的位姿控制還都在小范圍內(nèi)實現(xiàn)，實現(xiàn)的手段是通過液壓缸、齒輪箱和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)等剛性結(jié)構(gòu)的運動。由于這些剛性結(jié)構(gòu)非常笨重，無法實現(xiàn)大范圍的運動。一種解決辦法就是采用并聯(lián)的柔索索引饋源裝置進行大范圍的空間運動，但這種柔索并聯(lián)機構(gòu)的不足之處是在工作空間的邊界很難使饋源裝置實現(xiàn)大角度傾斜，并且由于柔索的牽引形式，饋源裝置的扭轉(zhuǎn)剛度很弱，系統(tǒng)運動過程中容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。另一種解決辦法就是采用冗余索的驅(qū)動方式，即采用7～9根柔索進行驅(qū)動。這就可以增大系統(tǒng)繞中心軸的扭轉(zhuǎn)剛度，從而抑制饋源裝置運動過程中的振動，并可以增加饋源裝置的傾角。但不足之處是會顯著增加系統(tǒng)的建造成本，因為每套支撐塔和驅(qū)動設(shè)備的成本非常龐大。同時由于冗余驅(qū)動的引入會使得整個系統(tǒng)控制策略的設(shè)計非常困難。
二
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述背景中存在的問題，研制一種柔性天線系統(tǒng)流體減振及姿態(tài)調(diào)整技術(shù)。在保持柔索牽引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不變的前提下，通過在饋源裝置上加裝一油環(huán)裝置而解決上述問題，能夠使得饋源裝置在工作空間的邊界實現(xiàn)大角度傾斜，傾角達到60°以上，同時可以有效地抑制饋源裝置在運動過程中的扭轉(zhuǎn)振動。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案柔索牽引饋源油環(huán)裝置技術(shù)，其特征是在柔索牽引饋源裝置1周圈上用連接桿8連接油環(huán)2，在油環(huán)2內(nèi)填入油9。
所述的柔索牽引饋源油環(huán)裝置技術(shù)，其特征是填入起到阻尼器作用的油9是占油環(huán)2空間的20％至50％。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果采用并聯(lián)柔索牽引的饋源裝置在工作空間邊界處能夠?qū)崿F(xiàn)的最大傾角與饋源裝置的重心位置密切相關(guān)，加裝油環(huán)后，隨著饋源裝置的傾斜，在重力作用下，環(huán)中的油流向油環(huán)的低端，從而使整個饋源裝置的重心向有利于饋源傾角增大的方向移動，實現(xiàn)了饋源裝置的大角度傾斜(最大達到60度)。同時可以有效地抑制饋源裝置在運動過程中的扭轉(zhuǎn)振動。
三

圖1是整個并聯(lián)柔牽引饋源裝置示意圖，圖2是未加油環(huán)時饋源裝置的重心位置，圖3是加裝油環(huán)后饋源裝置重心位置隨傾角變化向有利于傾斜的方向運動，圖4是在油環(huán)中裝入0.2kg油時，系統(tǒng)的減振效果圖，圖5是在油環(huán)中裝入0.5kg油時，系統(tǒng)的減振效果圖，圖6是在油環(huán)中裝入1.0kg油時，系統(tǒng)的減振效果圖，圖7是饋源裝置上油環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖，。
上述各圖的標號說明1——饋源裝置，2——油環(huán)，3——柔索，4——支撐塔，5——塔頂端定滑輪，6——塔底端定滑輪，7——飼服驅(qū)動裝置，8——油環(huán)與饋源裝置的連接桿，9——油。
具體實施例方式
參看圖1，本發(fā)明的特點是專門針對柔索牽引饋源裝置進行改進的，通過六根長度可變的柔索3拖動饋源裝置1進行大范圍的空間運動。六根柔索3的一端與饋源裝置1相連，另一端繞過支撐塔4頂端的定滑輪5，然后再繞過支撐塔底部的定滑輪6，最后與飼服驅(qū)動裝置7相連。由六套飼服驅(qū)動裝置7同時驅(qū)動改變六根柔索3的長度，使得饋源裝置1實現(xiàn)相應(yīng)的位置和姿態(tài)。該牽引系統(tǒng)要求實現(xiàn)很大的工作空間，直徑在30至800米范圍內(nèi)，并且越到工作空間的邊緣要求饋源裝置實現(xiàn)的傾角越大。柔索并聯(lián)牽引裝置，與其他兩個方向上的轉(zhuǎn)動剛度相比，繞對稱軸的扭轉(zhuǎn)剛度非常低，這樣在系統(tǒng)的運動過程中會伴隨有繞對稱軸的扭轉(zhuǎn)運動。油環(huán)2起到了液體阻尼器的作用，可以有效地降低饋源裝置1的扭轉(zhuǎn)運動。將油環(huán)2通過連接桿8連接到饋源裝置1上，在油環(huán)2內(nèi)填入一定量的、具有一定粘度的油9，但不能充滿。這樣當饋源裝置1傾斜時，油環(huán)2內(nèi)的油9在重力作用下流向油環(huán)2低處，從而使得饋源裝置1的重心發(fā)生變化。而饋源在柔索牽引下運動過程中，當饋源裝置1發(fā)生振動時，由于慣性作用，油環(huán)內(nèi)的油9與油環(huán)2之間產(chǎn)生相對運動，從而起到阻尼器的作用，消耗掉系統(tǒng)高頻振動的能量。
圖1這種裝置遇到的問題是，僅靠六根柔索的拖動難以使饋源裝置達到要求的傾角，并且在饋源運動過程中會伴隨有扭轉(zhuǎn)振動。本發(fā)明可在保持原有柔索牽引系統(tǒng)不變的前提下克服上述問題，其原理如下。
饋源運動過程中對應(yīng)的力學(xué)方程為
Σi=16Fxi=0Σi=16Hicosβi=0Σi=16Fyi=0Σi=16Hisinβi=0Σi=16Fzi=0Σi=16Vi-W=0Σi=16Mxi=0Σi=16(yBiVi-zBiHisinβi)-W·yd=0Σi=16Myi=0Σi=16(zBiHicosβi-xBiVi)+W·xd=0Σi=16Mzi=0Σi=16(xBiHisinβi-yBiHicosβi)=0]]>式中，W是饋源裝置的重力；xd，yd是饋源裝置重心的水平坐標；xBi、yBi、zBi是柔索與饋源裝置連接點的絕對坐標；Hi、Vi是柔索對饋源裝置作用力Fi的水平和鉛垂分量；βi是柔索所在鉛垂面與OXZ鉛垂面的夾角，由柔索兩端端點的絕對坐標確定。
在力學(xué)方程(1)中，原設(shè)計方案中饋源裝置的重心坐標相對于饋源裝置是固定不變的，引入油環(huán)后，由于環(huán)內(nèi)液體可以流動即可使得隨著饋源裝置傾斜角度的變化導(dǎo)致其重心也發(fā)生相應(yīng)的變化。由圖3可以看出，加裝油環(huán)后饋源裝置1重心位置隨傾角變化向有利于傾斜的方向運動，可見重心是向有利于饋源裝置1傾斜的方向進行變化的。
參見圖4在油環(huán)2內(nèi)裝入0.2kg油9，試驗表明未裝入油9時，系統(tǒng)的穩(wěn)定時間為80s，裝入0.2kg油9時的穩(wěn)定時間為40s，為原穩(wěn)定時間的1/2。
參見圖5在油環(huán)2內(nèi)裝入0.5kg油9，試驗表明未裝入油時，系統(tǒng)的穩(wěn)定時間為80s，裝入0.5kg油時的穩(wěn)定時間為30s，為原穩(wěn)定時間的3/8＝1/2.67。
參見圖6在油環(huán)2內(nèi)裝入1.0kg油9，試驗表明未裝入油時，系統(tǒng)的穩(wěn)定時間為80s，裝入1.0kg油時的穩(wěn)定時間為20s，為原穩(wěn)定時間的1/4。
參見圖7，其結(jié)構(gòu)圖也表明設(shè)計參數(shù)，工程應(yīng)用中需要根據(jù)柔索牽引系統(tǒng)的物理特性對油環(huán)2的參數(shù)進行設(shè)計，包括油環(huán)2環(huán)體的直徑D，環(huán)體的截面圓直徑Φ，環(huán)中液面高度h，環(huán)體相對于饋源裝置底面的高度s，以及環(huán)內(nèi)油的物理參數(shù)。這些參數(shù)可以通過一定的性能最好，采用優(yōu)化的方式確定。
權(quán)利要求
1.柔索牽引饋源油環(huán)裝置技術(shù)，其特征是在柔索牽引饋源裝置(1)周圈上用連接桿(8)連接油環(huán)(2)，在油環(huán)(2)內(nèi)填入油(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔索牽引饋源油環(huán)裝置技術(shù)，其特征是填入起到阻尼器作用的油(9)是占油環(huán)(2)空間的20％至50％。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用油環(huán)裝置的柔索牽引系統(tǒng)的技術(shù)改進，即柔性天線系統(tǒng)流體減振及姿態(tài)調(diào)整技術(shù)。目前天線的位姿控制還都在小范圍內(nèi)實現(xiàn)，實現(xiàn)的手段是通過液壓缸、齒輪箱和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)等剛性結(jié)構(gòu)的運動。由于這些剛性結(jié)構(gòu)非常笨重，無法實現(xiàn)大范圍的運動。本發(fā)明的目的是研制一種柔性天線系統(tǒng)流體減振及姿態(tài)調(diào)整技術(shù)。結(jié)構(gòu)是在柔索牽引饋源裝置1周圈上用連接桿8連接油環(huán)2，在油環(huán)2內(nèi)填入油9。效果是在保持柔索牽引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不變的前提下，通過在饋源裝置上加裝一油環(huán)裝置而解決上述問題，能夠使得饋源裝置在工作空間的邊界實現(xiàn)大角度傾斜，傾角達到60°，同時可以有效地抑制饋源裝置在運動過程中的扭轉(zhuǎn)振動。
文檔編號H01Q1/16GK101060190SQ20071001784
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者南仁東, 段寶巖, 仇原鷹, 杜敬利, 訾斌, 趙澤, 保宏, 盛英 申請人:西安電子科技大學(xué)