【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间微振动，尤其涉及一种用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统及方法。
技术介绍
1、为解决空间环境中大型柔性桁架结构引起空间尺度大，结构阻尼低，模态密集，导致其极易受空间温度环境的变化和航天器上制冷机反作用飞轮等扰动部件的影响造成振动的问题，目前常采用被动抑振、主动抑振和智能抑振。
2、被动方法包括使用拉线给结构增加阻尼进行振动抑制，以及利用干摩擦和库仑阻尼等方法实现快速振动抑制，但此类被动抑振的方法会在低频造成振动放大，此外会改变系统特性，针对特定频率的振动无法实现振动衰减。
3、主动抑振技术则可以避免此类问题的产生并有效提升控制精度，空间结构振动的主动抑振目前采用的方法有一维定推力的空气喷管作为作动器利用滑模控制方法实现柔性桁架的振动主动控制，此外采用空气喷管和压电作动器对柔性桁架进行主动振动控制。但空气喷管作动器能量损耗较大且控制难度较高，压电作动器存在迟滞环节，需要经过补偿进行控制器的优化设计。
4、此外智能结构的振动控制方面，通过局部控制和全局控制方法实现结构的振动抑制，局部控制就是利用结构自身配置的驱动器和传感器实现同位反馈控制，可以消耗结构残余振动能量提高结构的主动阻尼，全局控制可以抑制结构特定点的振动响应，但需要精确的输入输出系统模型。
5、中国专利公布号为cn116124394a，公布日为2023年5月16日，专利名称为“基于液电混合作动器的空间柔性桁架振动控制实验系统”的专利技术专利申请中提出一种基于液电混合作动器的空间柔性桁架振动控制实验系统包括：液
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术创造旨在提供一种用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统及方法，采用振动模拟原理控制方式，利用电磁惯性激励器提供固定频率的扰动，实现柔性桁架上定频扰动的主动对消，进而实现对柔性桁架的主动抑振。
2、为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：
3、一种用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统，包括安装在柔性桁架上的加速度传感器和电磁惯性激励器；其中，电磁惯性激励器的数量不少于两个并对应安装在柔性桁架的待抑制点处，并向柔性桁架的各待抑制点施加抑制振动的力；加速度传感器的数量多于电磁惯性激励器的数量，每一个电磁惯性激励器配备一个加速度传感器完成测量对应电磁惯性激励器处的待抑制点的加速度；其余的加速度传感器分布在所述柔性桁架的其他位置上，补充测量所述柔性桁架的其他位置处的加速度。
4、进一步的，每个电磁惯性激励器均包括惯性质量块、弹簧片、音圈电机、安装支架和安装板；其中：安装支架通过安装板固定在柔性桁架的待抑制点处；音圈电机的音圈电机定子固定在安装支架的内部底面上，音圈电机的音圈电机动子与惯性质量块的底面固定连接；惯性质量块的两侧通过不少于两个的弹簧片与安装支架的内部侧壁连接。
5、一种用于大型空间柔性桁架谐波抑振方法，适用于本专利技术提供的用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统，具体包括以下步骤：
6、s1：通过柔性桁架将有效载荷安装在航天器上，此时柔性桁架产生振动；选择需要抵消的振动频率，设定所有待抑制点处振动频率对应的目标加速度，并在所有的待抑制点处的加速度传感器上读取振动频率对应的初始加速度；
7、s2：分别激励每个电磁惯性激励器并获取所有的电磁惯性激励器输出的初始力与所有待抑制点的初始加速度之间的初始传递函数；通过初始传递函数与所有待抑制点的初始加速度计算得到所有的电磁惯性激励器输出的初始力；
8、s3：根据目标加速度和每个电磁惯性激励器输出的力对所有的电磁惯性激励器输出的力与所有待抑制点的加速度之间的传递函数进行更新并得到每个电磁惯性激励器在下一次更新时输出的力；在进行n次的更新后，得到对应于振动频率的最终输出力；
9、s4：激励每个电磁惯性激励器输出最终输出力，使得所有待抑制点进行反向的振动，进而完成对振动频率产生的扰动的对消，并计算此时所有待抑制点的实际加速度。
10、进一步的，在步骤s2中，通过下式计算所有的电磁惯性激励器输出的初始力：
11、；
12、其中，表示需要抵消的第i个振动频率；表示所有电磁惯性激励器输出的初始力，表示所有待抑制点的初始加速度，表示初始传递函数。
13、进一步的，在步骤s3中，根据更新的传递函数获得每个电磁惯性激励器在下一次更新时输出的力的过程如下：
14、；
15、其中，表示对每个电磁惯性激励器3输出的力进行第j次更新；表示所有电磁惯性激励器输出初始力时的初始控制增益，表示所有待抑制点的目标加速度，此时表示所有待抑制点的初始加速度偏差；表示第j次更新时所有电磁惯性激励器输出的力，表示第j次更新时所有电磁惯性激励器输出力时的控制增益，表示第j次更新的传递函数，表示第j次更新时所有待抑制点的加速度，此时表示第j次更新时所有待抑制点的加速度偏差；表示第j+1次更新时的所有电磁惯性激励器输出的力。
16、进一步的，在步骤s4中，每个电磁惯性激励器输出最终输出力后，通过下式得到所有待抑制点的实际加速度为：
17、；
18、其中，表示所有待抑制点的实际加速度；表示所有电磁惯性激励器输出的最终输出力引起所有待抑制点的加速度。
19、与现有技术相比，本专利技术创造能够取得如下有益效果：
20、（1）本专利技术创造所述的用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统通过加速度传感器进行多点的振动实时监测，并配合在柔性桁架上多个安装点处设置电磁惯性激励器实现多频振动的主动对消；在面对大型空间柔性桁架多点振动控制时，本抑制装置结构简单，尺寸小，易于安装，装置安装位置可以与待抑制点的位置不同，不影响柔性桁架的整体安装特性，方便实际应用；
21、（2）本专利技术创造所述的用于大型空间柔性桁架谐波抑振方法属于开环控制，即无需系统实时反馈变量，由计算机直接输出控制信号，算法简单，不会失稳，能极大的抑制关注点的多频线谱类振动，可以通过控制系统选择对特定待抑制点的振动控制，无需知晓系统的模型，控制方法简单，鲁棒性强。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统，其特征在于：包括安装在柔性桁架上的加速度传感器和电磁惯性激励器；其中，所述电磁惯性激励器的数量不少于两个并对应安装在所述柔性桁架的待抑制点处，并向所述柔性桁架的各待抑制点施加抑制振动的力；所述加速度传感器的数量多于所述电磁惯性激励器的数量，每一个电磁惯性激励器配备一个加速度传感器完成测量对应电磁惯性激励器处的待抑制点的加速度；其余的加速度传感器分布在所述柔性桁架的其他位置上，补充测量所述柔性桁架的其他位置处的加速度。
2.根据权利要求1所述的用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统，其特征在于：每个电磁惯性激励器均包括惯性质量块、弹簧片、音圈电机、安装支架和安装板；其中：所述安装支架通过所述安装板固定在所述柔性桁架的待抑制点处；所述音圈电机的音圈电机定子固定在所述安装支架的内部底面上，所述音圈电机的音圈电机动子与所述惯性质量块的底面固定连接；所述惯性质量块的两侧通过不少于两个的弹簧片与所述安装支架的内部侧壁连接。
3.一种用于大型空间柔性桁架谐波抑振方法，适用于如权利要求1~2任意一项所述的用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统
4.根据权利要求3所述的用于大型空间柔性桁架谐波抑振方法，其特征在于：在所述步骤S2中，通过下式计算所有的电磁惯性激励器输出的初始力：
5.根据权利要求4所述的用于大型空间柔性桁架谐波抑振方法，其特征在于：在所述步骤S3中，根据更新的传递函数获得每个电磁惯性激励器在下一次更新时输出的力的过程如下：
6.根据权利要求5所述的用于大型空间柔性桁架谐波抑振方法，其特征在于：在所述步骤S4中，每个电磁惯性激励器输出所述最终输出力后，通过下式得到所有待抑制点的实际加速度为：
...【技术特征摘要】
1.一种用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统，其特征在于：包括安装在柔性桁架上的加速度传感器和电磁惯性激励器；其中，所述电磁惯性激励器的数量不少于两个并对应安装在所述柔性桁架的待抑制点处，并向所述柔性桁架的各待抑制点施加抑制振动的力；所述加速度传感器的数量多于所述电磁惯性激励器的数量，每一个电磁惯性激励器配备一个加速度传感器完成测量对应电磁惯性激励器处的待抑制点的加速度；其余的加速度传感器分布在所述柔性桁架的其他位置上，补充测量所述柔性桁架的其他位置处的加速度。
2.根据权利要求1所述的用于大型空间柔性桁架谐波抑振系统，其特征在于：每个电磁惯性激励器均包括惯性质量块、弹簧片、音圈电机、安装支架和安装板；其中：所述安装支架通过所述安装板固定在所述柔性桁架的待抑制点处；所述音圈电机的音圈电机定子固定在所述安装支架的内部底面上，所述音圈电机的音圈电机动子...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺帅，徐安鹏，秦超，徐振邦，孙嘉霖，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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