針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法
2023-10-29 18:59:17 2
針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法
【專利摘要】本發明提供了一種針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，通過星上計算機對頻率調節模塊控制器進行控制，驅動組件由頻率調節模塊控制器供電並進行驅動控制，驅動組件產生的力矩和轉速通過自鎖組件傳遞並帶動繞線筒轉動，實現對繩索織帶的張緊和鬆弛，從而達到頻率調節的目的；頻率調節模塊控制器通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監測，通過彈性張緊組件將繩索織帶上的力傳遞給力傳感器並反饋到頻率調節模塊控制器，並通過限位開關對極限位置進行安全保護，提高了系統的可控性和可靠性。本發明解決了部分衛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的問題。並通過對位置和力值等的監測實現了系統的可控性和可靠性。
【專利說明】針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及衛星的機構設計方法，具體涉及一種針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法。
【背景技術】
[0002]隨著航天技術的發展，現代衛星正在向大型化、低剛度與柔性化方向發展。衛星的撓性附件如太陽陣等基頻較低，低頻密集現象也比較明顯。而衛星在軌由於飛輪、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象，對整星的姿態產生不良影響，並可能影響部分關鍵載荷工作的可靠性和穩定性。常規的解決方法主要有:
[0003]I)對撓性附件進行優化設計，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範圍有限，對頻率的改變範圍較小；
[0004]2)對撓性附件添加輔助的撐杆，使原本懸臂梁構型的撓性附件構型變為三角桁架支撐結構，這種方式對提高頻率具有明顯的效果，但是增加了重量，撐杆的設計也比較複雜，提高了系統複雜度；
[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。這種方法也受限於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，根據實際的使用情況，採用一定的方法，對撓性附件的頻率在軌進行調節和改變，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。
【發明內容】
[0007]針對上述需求，本發明提供一種針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法。
[0008]根據本發明提供的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，通過星上計算機對頻率調節模塊控制器進行控制，驅動組件由頻率調節模塊控制器供電並進行驅動控制，驅動組件產生的力矩和轉速通過自鎖組件傳遞並帶動繞線筒轉動，實現對繩索織帶的張緊和鬆弛，從而達到頻率調節的目的；頻率調節模塊控制器通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監測，通過彈性張緊組件將繩索織帶上的力傳遞給力傳感器並反饋到頻率調節模塊控制器，並通過限位開關對極限位置進行安全保護，提高了系統的可控性和可靠性。
[0009]優選地，所述驅動組件為步進電機，步進電機使用脈衝信號進行開環控制，方法簡單，重量較輕，可靠度高，在太空飛行器上使用較為成熟。
[0010]優選地，自鎖組件選用的變速裝置為蝸輪蝸杆減速器，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，用於在工作的非繩索調整階段驅動組件斷電，降低功耗。
[0011]優選地，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凹槽，圓環凹槽起到滿足繞線筒對繩索織帶的纏繞和貯存的作用。
[0012]優選地，所述繩索織帶為複合材料編織的織帶，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、韌性和空間環境使用要求。[0013]優選地，採用彈性卡箍保持繩索織帶在收攏狀態下的位置，彈性卡箍的張口形狀靠彈力壓緊保持，用於抵抗衛星主動段的振動，在撓性附件展開過程中，繩索織帶從卡箍中脫出，以避免幹涉撓性附件的展開。
[0014]優選地，通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監測，具體地，監測每次頻率調節模塊控制器的指令是否都得到精確的執行，提高了安全性和可靠性。
[0015]優選地，通過彈性張緊組件和力傳感器對張緊後的繩索織帶的力值進行監測，以防止繩索織帶上力值過大對撓性附件產生不良影響，並通過限位開關對極限位置進行限位，進一步提高了系統工作的安全性。
[0016]由於採用了以上的技術方案，使得本發明相比於現有技術中的增頻方法，具有以下的有益效果:
[0017]首先，根據本發明提供的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，充分考慮衛星及撓性附件的安裝和使用環境要求，該方法具有展開隨動功能、撓性附件頻率調節和停轉保持功能，使該發明滿足衛星撓性附件增頻使用要求。
[0018]其次，根據本發明提供的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，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，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
[0020]圖1為根據本發明提供的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
[0022]下面對本發明的實施作詳細說明，實施具體步驟以本發明技術方案為前提下進行，這裡給出詳細的實施方式和具體的操作過程。
[0023]本發明通過星上計算機對頻率調節模塊控制器進行控制，驅動組件由控制器供電並進行驅動控制，產生的力矩和轉速通過自鎖組件傳遞並帶動繞線筒轉動，實現對繩索織帶的張緊和鬆弛，從而達到頻率調節的目的，解決了部分太空飛行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測，通過彈性張緊組件將織帶上的力傳遞給力傳感器並反饋到控制器，並通過限位開關對極限位置進行安全保護，提高了系統的可控性和可靠性。
[0024]所採用的驅動組件為步進電機，步進電機的使用脈衝信號進行開環控制，方法簡單，重量較輕，可靠度高，在太空飛行器上使用較為成熟。
[0025]自鎖組件選用的變速裝置為蝸輪蝸杆減速器，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]繞線筒是根據拉繩織帶相應的寬度和長度加工出一定尺寸的圓環凹槽，滿足繞線筒對繩索織帶的纏繞和貯存的作用。
[0027]選用的拉繩為複合材料編織的織帶，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、韌性和空間環境使用要求。
[0028]採用彈性卡箍保持繩索織帶在收攏狀態下的位置，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，不會幹涉撓性附件的展開。
[0029]通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監測，可以監測每次控制器的指令是否都得到精確的執行，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後的繩索織帶的力值進行監測，防止繩索上力值過大對撓性附件產生不良影響，並通過限位開關對極限位置進行限位，進一步提高了系統工作的安全性。
[0031]更為具體的描述如下:
[0032]1.對撓性附件的頻率調節需求進行分析。
[0033]對撓性附件的頻率調節需求進行分析，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，滿足頻率調節的需求。
[0036]3.進行安全監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測，可以監測控制器的指令是否都得到準確的執行，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後的繩索織帶的力值進行監測，防止繩索上力值過大對撓性附件產生不良影響，並通過限位開關對極限位置進行限位，進一步提高了系統工作的安全性。
[0039]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，其特徵在於，通過星上計算機對頻率調節模塊控制器進行控制，驅動組件由頻率調節模塊控制器供電並進行驅動控制，驅動組件產生的力矩和轉速通過自鎖組件傳遞並帶動繞線筒轉動，實現對繩索織帶的張緊和鬆弛，從而達到頻率調節的目的；頻率調節模塊控制器通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監測，通過彈性張緊組件將繩索織帶上的力傳遞給力傳感器並反饋到頻率調節模塊控制器，並通過限位開關對極限位置進行安全保護，提高了系統的可控性和可靠性。
2.根據權利要求1所述的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，其特徵在於，所述驅動組件為步進電機，步進電機使用脈衝信號進行開環控制。
3.根據權利要求1所述的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，其特徵在於，自鎖組件選用的變速裝置為蝸輪蝸杆減速器，用於在工作的非繩索調整階段驅動組件斷電，降低功耗。
4.根據權利要求1所述的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，其特徵在於，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凹槽，圓環凹槽起到滿足繞線筒對繩索織帶的纏繞和貯存的作用。
5.根據權利要求1所述的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，其特徵在於，所述繩索織帶為複合材料編織的織帶。
6.根據權利要求1所述的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，其特徵在於，採用彈性卡箍保持繩索織帶在收攏狀態下的位置，彈性卡箍的張口形狀靠彈力壓緊保持，用於抵抗衛星主動段的振動，在撓性附件展開過程中，繩索織帶從卡箍中脫出，以避免幹涉撓性附件的展開。
7.根據權利要求1所述的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，其特徵在於，通過位置傳感器對繞線筒的位置進行監測，具體地，監測每次頻率調節模塊控制器的指令是否都得到精確的執行。
8.根據權利要求1所述的針對衛星可展撓性附件的頻率調節實現方法，其特徵在於，通過彈性張緊組件和力傳感器對張緊後的繩索織帶的力值進行監測，以防止繩索織帶上力值過大對撓性附件產生不良影響，並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 優先權日:2013年8月8日
【發明者】程衛強, 周徐斌, 田華, 崔偉, 薛景賽 申請人:上海衛星工程研究所