【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空航天，特别涉及一种基于并联机构的主被动一体化磁悬浮五超载荷平台。
技术介绍
1、随着航天科技的飞速发展，高分遥感卫星、激光通讯卫星和空间望远镜等高精度航天器对载荷的姿态精度、稳定度、安静性等都提出了越来越高的要求，同时敏捷性也往往成为低轨卫星的重要指标，传统的三轴稳定卫星主要是通过飞轮或者控制力矩陀螺(cmg)等进行平台的姿态机动与稳定，通过平台带动相机等载荷进行姿态机动与稳定，实现载荷的指向要求。
2、针对载荷姿态超精、超稳、超静、超敏捷和超宽指向等需求，发展了在控制力矩陀螺驱动下的被动隔振、主被动隔振(如“三超”：超精超稳超敏捷)和主动振动控制(如“双超”：超精超稳)等。其中被动隔振主要对高频段振动隔离效果较好，而对低频微振动无能为力，对中频段微振动存在一定的放大作用。“三超”平台是通过cmg进行姿态控制的主被动一体化隔振平台，其通过cmg实现卫星平台的姿态敏捷和超宽姿态机动；显然，其对微振动的控制能力相对于被动隔振更进一步，它通过音圈电机和膜簧等构成主被动一体化隔振器，可主动对中低频振动进行控制，鉴于其存在一定的支撑刚度，平台的微振动仍然部分传递至载荷；其超敏捷性能是通过cmg等驱动平台快速姿态机动，再通过“三超”平台的传递，带动载荷实现所谓的姿态敏捷机动。而“双超”为了更彻底隔离微振动，采用了主动磁悬浮的方式，在需要进行姿态控制时，通过磁浮机构产生控制力和力矩。当姿态稳定在一定范围内时，磁浮机构断电，载荷处于漂浮状态，因此基本不受平台微振动影响，显然其微振动控制更加彻底，但未考虑载荷扰振；且
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种基于并联机构的主被动一体化磁悬浮五超载荷平台，在不主动调节姿态和主动抑制振动时，较少控制可维持载荷与平台的磁悬浮，可物理阻断振动的传递，因此更节省能耗。
2、本专利技术实施例提供了一种基于并联机构的主被动一体化磁悬浮五超载荷平台，包括互相连接的并联机构框架和磁悬浮超平台，所述并联机构框架还连接有卫星本体，所述磁悬浮超平台还连接有载荷；
3、所述并联机构框架包括多条支链，用于为所述磁悬浮超平台提供姿态机动能力，所述磁悬浮超平台包括磁悬浮隔振器、音圈电机、磁悬浮动平台和磁阻尼，所述磁悬浮动平台用于安装所述载荷，所述音圈电机分别和所述磁悬浮动平台和所述并联机构框架连接，提供主动调节所述磁悬浮动平台能力，所述磁悬浮隔振器用于减小移动过程中的振动。
4、在一种可能的设计中，所述并联机构框架包括并联机构基座、光栅码盘、旋转电机、丝杠、螺母、阻尼杆、铰链、并联机构动平台和电动缸；
5、所述并联机构框架采用3-puru/1-pru或3-puru/1-ru多支链并联构型，以使所述并联机构框架实现三轴转动自由度和大角度转动，所述并联机构基座为三角形，其三个顶点均设置有两组旋转电机和所述光栅码盘，其三条边设置有丝杠，每组所述旋转电机和所述光栅码盘连接有一个所述丝杠的一端以控制所述丝杠按预设圈数转动，所述阻尼杆的一端通过螺母螺纹连接于所述丝杠上，另一端通过铰链连接并联机构动平台，所述并联机构动平台用过所述音圈电机和所述磁悬浮隔振器与所述磁悬浮动平台连接，所述电动缸设置于所述并联机构基座中部；
6、通过旋转电机驱动丝杠转动，推动螺母平移，再通过铰链实现动并联机构动平台的转动，最终实现磁悬浮超平台的方向在局部区域的任意连续角度的指向，实现载荷的三轴大范围姿态机动。
7、在一种可能的设计中，所述阻尼杆由弹簧阻尼器构成，用于被动隔离星上中高频振动，即先在一定程度上隔离卫星平台传向磁悬浮超平台的振动。
8、在一种可能的设计中，所述并联机构框架包括结构阻尼，所述结构阻尼用于耗散局部共振的能量，提高载荷的超稳、超静性能。
9、在一种可能的设计中，所述磁悬浮隔振器通过永磁铁的斥力无接触支撑所述磁悬浮动平台和所述并联机构动平台，以将二者相对位置限定在一定范围内，构成一个被动隔振系统。
10、在一种可能的设计中，所述磁悬浮隔振器包括安装杆、安装套、第一轴向永磁体、第二轴向永磁体、隔磁环、内辐射永磁体、外辐射永磁体、套筒、锁紧环，所述安装套内部为所述套筒，所述套筒中部设置有第一轴向永磁体，两个所述第二轴向永磁铁、两个所述隔磁环、两个所述内辐射永磁体、两个所述外辐射永磁体、两个所述锁紧环依次分别设置在所述第一轴向永磁体两侧，所述安装杆和所述磁悬浮动平台连接，所述安装套和所述并联机构动平台连接。
11、在一种可能的设计中，所述音圈电机用于提供6自由度的力和力矩。
12、在一种可能的设计中，每个所述音圈电机的轴向都并联有位移传感器，用于检测该音圈电机的轴向相对位置变化。
13、在一种可能的设计中，所述音圈电机的定子部分固定于所述并联机构动平台，音圈电机的动子部分固定于所述磁悬浮动平台。
14、在一种可能的设计中，所述音圈电机包括第一音圈电机和第二音圈电机，所述第一音圈电机和所述第二音圈电机的轴线垂直，其中四个所述第一音圈电机用于控制所述磁悬浮动平台轴向偏摆和轴线移动，而四个所述第二音圈电机用于控制两水平方向的平移和绕轴向转动。
15、本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
16、本专利针对现有姿态控制系统通过驱动大质量、大惯量的卫星整星的姿态机动与稳定，带动小质量、小惯量的载荷进行姿态机动与稳定，造成极大的控制系统重量、功耗等星上宝贵资源的浪费；而且还使得星上不需要机动的设备机动，进而迫使这些设备的必须进行协同控制，也增加了控制的复杂度。可见，这种传统的姿态控制模式，既造成了大量的浪费，同时也限制了载荷的姿态机动的加速度和速度；且载荷与平台固连模式使得平台上的扰振直接传递至载荷，影响载荷姿态的超稳、超静，为此提出了以载荷为导向的载荷直接姿态控制模式，以及实现该载荷姿态控制模式的基于并联机构的主被动一体化磁悬浮“超”平台。即采用空间并联机构实现动平台在局部球面区域内的任意连续角度的快速偏摆，从而带动动平台上的载荷在局部球面区域内的任意指向和快速姿态机动，实现载荷的超敏捷；而动平台内部的主被动一体化磁悬浮超平台，既可实现真正的无接触支撑，又可实现主动振动控制，减小振动传递，实现载荷的超稳超静；并联机构的姿态大范围机动和动平台内部的主被动一体化磁悬浮超平台的姿态小范围调节的二级姿态控制模式，兼顾了姿态控制的敏捷性和精确性；且该平台可减小对航天器上姿态控制系统的配置要求，可减小姿控系统重量和功耗等资源。可见本专利技术更好地兼顾载荷的超精超稳超静超敏捷等姿态控制要求和系统的重量、功耗等代价。本专利技术作为一款通用平台，可适应如今高分敏捷卫星和精确打击武器平台等应用需求。可见，本专利以目标为导向，采用并联机构与主被本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于并联机构的主被动一体化磁悬浮五超载荷平台，其特征在于，包括互相连接的并联机构框架(4)和磁悬浮超平台(5)，所述并联机构框架(4)还连接有卫星本体(3)，所述磁悬浮超平台(5)还连接有载荷(2)；
2.根据权利要求1所述的载荷平台，其特征在于，所述并联机构框架(4)包括并联机构基座(6)、光栅码盘(7)、旋转电机(8)、丝杠(9)、螺母(10)、阻尼杆(11)、铰链(12)、并联机构动平台(13)和电动缸(14)；
3.根据权利要求2所述的载荷平台，其特征在于，所述阻尼杆(11)由弹簧阻尼器构成，用于被动隔离星上中高频振动，即先在一定程度上隔离卫星平台传向磁悬浮超平台(5)的振动。
4.根据权利要求2所述的载荷平台，其特征在于，所述并联机构框架(4)包括结构阻尼，所述结构阻尼用于耗散局部共振的能量，提高载荷(2)的超稳、超静性能。
5.根据权利要求2所述的载荷平台，其特征在于，所述磁悬浮隔振器(15)通过永磁铁的斥力无接触支撑所述磁悬浮动平台(18)和所述并联机构动平台(13)，以将二者相对位置限定在一定范围内，构成一个
6.根据权利要求5所述的载荷平台，其特征在于，所述磁悬浮隔振器(15)包括安装杆(19)、安装套(20)、第一轴向永磁体(21)、第二轴向永磁体(22)、隔磁环(23)、内辐射永磁体(24)、外辐射永磁体(25)、套筒(26)、锁紧环(27)，所述安装套(20)内部为所述套筒(26)，所述套筒(26)中部设置有第一轴向永磁体(21)，两个所述第二轴向永磁铁、两个所述隔磁环(23)、两个所述内辐射永磁体(24)、两个所述外辐射永磁体(25)、两个所述锁紧环(27)依次分别设置在所述第一轴向永磁体(21)两侧，所述安装杆(19)和所述磁悬浮动平台(18)连接，所述安装套(20)和所述并联机构动平台(13)连接。
7.根据权利要求2所述的载荷平台，其特征在于，所述音圈电机用于提供6自由度的力和力矩。
8.根据权利要求7所述的载荷平台，其特征在于，每个所述音圈电机的轴向都并联有位移传感器，用于检测该音圈电机的轴向相对位置变化。
9.根据权利要求7所述的载荷平台，其特征在于，所述音圈电机的定子部分固定于所述并联机构动平台(13)，音圈电机的动子部分固定于所述磁悬浮动平台(18)。
10.根据权利要求7所述的载荷平台，其特征在于，所述音圈电机包括第一音圈电机(16)和第二音圈电机(17)，所述第一音圈电机(16)和所述第二音圈电机(17)的轴线垂直，其中四个所述第一音圈电机(16)用于控制所述磁悬浮动平台(18)轴向偏摆和轴线移动，而四个所述第二音圈电机(17)用于控制两水平方向的平移和绕轴向转动。
...【技术特征摘要】
1.一种基于并联机构的主被动一体化磁悬浮五超载荷平台，其特征在于，包括互相连接的并联机构框架(4)和磁悬浮超平台(5)，所述并联机构框架(4)还连接有卫星本体(3)，所述磁悬浮超平台(5)还连接有载荷(2)；
2.根据权利要求1所述的载荷平台，其特征在于，所述并联机构框架(4)包括并联机构基座(6)、光栅码盘(7)、旋转电机(8)、丝杠(9)、螺母(10)、阻尼杆(11)、铰链(12)、并联机构动平台(13)和电动缸(14)；
3.根据权利要求2所述的载荷平台，其特征在于，所述阻尼杆(11)由弹簧阻尼器构成，用于被动隔离星上中高频振动，即先在一定程度上隔离卫星平台传向磁悬浮超平台(5)的振动。
4.根据权利要求2所述的载荷平台，其特征在于，所述并联机构框架(4)包括结构阻尼，所述结构阻尼用于耗散局部共振的能量，提高载荷(2)的超稳、超静性能。
5.根据权利要求2所述的载荷平台，其特征在于，所述磁悬浮隔振器(15)通过永磁铁的斥力无接触支撑所述磁悬浮动平台(18)和所述并联机构动平台(13)，以将二者相对位置限定在一定范围内，构成一个被动隔振系统。
6.根据权利要求5所述的载荷平台，其特征在于，所述磁悬浮隔振器(15)包括安装杆(19)、安装套(20)、第一轴向永磁体(21)、第二轴向永磁体(22)、隔磁环(23)...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗睿智，张激扬，樊亚洪，陈志华，徐勤超，赵同爽，王英广，刘西全，张鹏波，展毅，李光，齐力威，肖杰，张泽堪，王朋彦，张子玉，董晨阳，张清涛，刘景辉，高岩，周刚，吴金涛，王晗，郑向琳，张春艳，白晓波，邓龙，许庚晨，马金芝，李雪峰，丁志南，张梦花，邵宝贺，王浩宇，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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