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1、基于Stewart平台的空间光学仪器主动隔振系统研究_刘勺斌2008年4月 噪 声 与 振 动 控 制第2期 文章编号:1006-1355(2008)02-0010-05基于Stewart平台的空间光学仪器主动隔振系统研究刘勺斌1,2,杨洪波,刘 洋11,2,刘小波1,2(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033;2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘 要:随着空间光学仪器的精度不断提高,对航天器产生的振动干扰变得更加敏感,必须对其进行振动控制。以压电陶瓷杆作为激励器,采用立方Stewart平台的结构形式对
2、六自由度主动隔振系统进行研究,分别以被动、单层主动和双层复合反馈控制分别对单杆建立动力学模型,并且对六自由度系统进行系统级建模分析。分析结果表明,采用双层前馈和反馈复合控制的策略系统隔振性能较好,———————————————————————————————————————————————有效隔振频段范围更大。关键词:振动与波;主动隔振;Stewart平台;压电陶瓷;反馈控制;空间光学仪器中图分类号:文献标识码:AStudyonanActiveVibrationIsolationSystemforSpaceborneOpticalInst
3、rumentBasedonStewartPlatformLiuShao2bin1,2,YangHong2bo,LiuYang11,2,LiuXiao2bo1,2(1.ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsScience,Chuangchun130033;2.Graduateof sopfuture,theyaremoresensitivetothevi2brationcontrolbecomesacriticalissue.Avibrationisolationsystemplatformusi
4、ngpiezoelectricactuatorwasinvestigated.A6DOFsystemwasmodeledwithpassive,single2stageactiveanddoublestagecompoundfeedbackcontrolmeth2odforasingleleg.Theresultsshowthatthevibrationisolationsystemhasbetterperformancewhenthedouble2stagecompoundcontrolmethodwithfeedforwardandf
5、eedbackisadoptedforasinglelegcontrol.———————————————————————————————————————————————Keywords:vibrationandwave;activevibrationisolation;Stewartplatform;piezoceramic;feed2backcontrol;spaceborneopticalinstrument 随着空间光学技术的发展,仪器的精度不断提高,航天器上的各种振动源对光学仪器的影响显得更加明显,比如:飞轮调姿、太阳能帆板驱动
6、、制冷设备等产生的颤振以及宇航员动作等产生的冲击载荷等。以前在较低精度要求阶段所采取的光学仪器与航天器直接刚性连接的方式不再满足高精度高分辨率的要求,为保证仪器精度必须对其进行振动控制。目前,国内大部分需要隔振的高精度空间光学仪器采用的隔振措施主要还采用柔性联机或被动阻尼隔振,其隔振频率范围小、振动衰减小以及降低了固有频率,容易产生共振。本文采用压电陶瓷作为作动器对仪器进行主动控制。能够在较宽频段有效衰减各种振源传递给仪器的振动激励。Stewart平台已成为并联机构中的研究热点,由收稿日期:2006204228;修改日期:20072062
7、12作者简介:刘勺斌(1982-),男,江西宜春人,中科院长春光学精密机械与物理研究所硕士研究生,研究方向:结构声学和振动主动控制技术。于其承重能力大、刚度高以及运动冗余使得单个激[1]励器定位误差影响小等特点,被广泛应用于精密定位和运动控制。在振动控制特别是航天领域也有应用,但大多都采用电磁激励器,单层全反馈和半主动控制。本文采用双层前馈和反馈复合控制的策略,———————————————————————————————————————————————基于立方Stewart平台构建主动隔振系统。如图1所示,面KJI为载荷平面,面WLU为
8、基础平面,中间平台六根可伸缩杆,其空间位置相互正交或平行,各杆与上下端与接口平面的连接采用柔性铰链连接,该铰链弯曲刚度很小,轴向刚度大,实现跟球铰类似的连接。1 压电陶瓷作动器 压电陶瓷具有
