基于压电堆与橡胶的主被动一体化隔振器研究

针对临近空间飞行器敏感设备的隔振要求,结合主动振动控制与被动控制方法,提出一种新型压电堆橡胶主被动一体化组合隔振器。对压电堆作动器和橡胶隔振器进行结构设计,建立主被动一体化隔振系统的动力学模型。采用前馈反馈复合控制对二级隔振系统进行主动控制算法设计,基于经典Stewart隔振平台,设计一种新型临近空间飞行器主被动一体化隔振平台。采用Matlab/Simulink联合仿真技术对各种激励信号进行数值仿真分析。仿真结果显示,所设计的隔振器在全频段能够有效隔离源自基础的位移激励,这表明所设计的隔振平台在理论上是有效和可行的,为进一步的实验研究奠定了基础。

基于压电致动器的微动隔振平台系统

为实现微仪器隔振平台的自适应控制,对第三代压电致动器顶杆部件进行了改进,并将其直接应用于微隔振系统,隔振效果不是很理想。为此,对致动器进行了系统在线建模,从理论上分析了导致结果不理想的原因,给出了一种改进方法,通过理论建模分析和试验研究,结果表明:该方法虽然降低了致动器位移增益,但具有较好的隔振效果。

主动隔振平台的低频微振动测量研究

阐述了气垫式隔振平台的主动隔振关键技术之一的低频微振动测量问题,着重分析了压电传感器在低频、微幅测量的条件下电荷变换单元的电路参数,并介绍了实际研究结果及其在主动隔振系统中的使用效果.

主动隔振机构的设计与仿真

卫星平台作为有效载荷的载体,在轨运行时,会经历复杂的空间动力学环境。一方面,空间环境会对载荷的姿态运动产生干扰;另一方面,平台工作时的运动部件会对空间高分辨率光学载荷的视轴稳定性产生干扰,导致了空基高分辨率光学对地观测系统的像质退化。为解决此问题,提出一种六自由度主动隔振机构的设计方案并仿真验证了方案的可行性。

六自由度压电隔振平台面向控制的模态分析与动力学建模

六自由度压电隔振平台各通道之间存在的强耦合性以及压电作动器固有的迟滞非线性都对系统动力学建模提出了挑战。为此,基于模态分析技术对六自由度压电隔振平台开展面向控制的非线性动力学建模研究。在充分考虑压电作动器的迟滞非线性后,采用模态坐标变换方法建立了隔振平台Hammerstein非线性动力学模型,包含了输入端的静态迟滞非线性子系统、解耦的模态方程组以及模态正/反变换矩阵。通过实验测量方法辨识得到模态方程中的参数,采用MPI模型辨识得到静态迟滞非线性子系统,并经过逆补偿控制实验验证了迟滞模型的正确性。基于迟滞逆补偿策略辨识得到模态反变换矩阵。最终建立了平台的动力学模型,为后续的控制奠定了良好的基础。

基于压电作动器的空间单轴主动隔振研究

对六自由度空间Stewart隔振平台中基于压电作动器的单轴主动隔振进行了研究。提出了三类标准以衡量隔振性能,其中:第Ⅰ类为载荷端与扰动端同量纲振动量比;第Ⅱ类为隔振后载荷端的受力与隔振前固连时载荷受力比;第Ⅲ类为隔振前后振动量的衰减状况。给出了压电作动器的基本方程,并根据实际进行了数值修正。建立了线性化的压电作动器单轴隔振系统,采用作动器的运动总与扰动端振动分量互补的主动隔振策略。讨论了速度反馈控制、力反馈控制与代数环引入,以及质量对隔振性能的影响。提出了隔振方向和隔振代价的概念。仿真结果表明速度反馈和力反馈均能获得较好的隔振效果。理论分析了隔振方向对隔振性能和隔振代价的影响。研究为空间Stewart隔振平台设计提供了理论支持。