微振动模拟平台

1.本发明涉及航天技术领域，特别涉及一种微振动模拟平台。


背景技术：

2.随着空间遥感器观测分辨率的不断提高，卫星平台微振动对遥感器成像性能指标提升的制约作用日益凸显。空间微振动环境将严重影响有效载荷的指向精度和姿态稳定度，使其分辨率等主要性能指标大幅度降低，从而影响成像质量。
3.目前，在多维微振动模拟技术方面的研究，大部分采用基于gough-stewart的并联平台构型进行模拟，该构型平台由上平台、下平台和6个支腿组成，支腿通过铰链与上下平台相连，但铰链间隙难以彻底消除，所以在试验过程中会出现倍频现象，导致微振动模拟失真。此外，载荷工装在gough-stewart上平台时为防止支腿受载荷重力的影响，需要进行重力卸载来保护支腿，一旦更换载荷就需要重新装调，这一过程十分麻烦，重力卸载时容易出现事故。


技术实现要素：

4.为了克服传统gough-stewart构型空间微振动模拟平台铰链间隙、载荷安装时重力卸载带来的复杂问题，本发明的目的是提出一种微振动模拟平台，通过将单轴激励器直接安装在载荷平台内表面，通过悬吊系统将载荷平台悬吊的方式，消除了铰链间隙而产生的倍频现象，以及载荷重力卸载带来的不便。
5.为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
6.本发明提供一种微振动模拟平台，其特征在于，包括：悬吊装置和载荷平台；悬吊装置用于将载荷平台悬吊至空中；
7.载荷平台内部的安装有单轴激励器；
8.通过单轴激励器工作时的反作用力使载荷平台产生6维微振动。
9.优选地，载荷平台为中空的立方体、多棱柱体或圆柱体结构；在载荷平台的上表面设置有均布的螺纹孔，在载荷平台上通过螺钉与螺纹孔的配合固定安装有载荷。
10.优选地，载荷平台的内部被划分为四个大小相同的空间区域，且每个空间区域内安装有数量相同的单轴激励器。
11.优选地，任意一个空间区域安装有第一单轴激励器、第二单轴激励器和第三单轴激励器；对于任意一个空间区域，第一单轴激励器安装在载荷平台的内顶面上，第二单轴激励器和第三单轴激励器分别安装在载荷平台的内侧面上。
12.优选地，第一单轴激励器、第二单轴激励器和第三单轴激励器都包括定子和动子，定子安装在载荷平台的内顶面上和内侧面上；动子与定子通过弹簧片进行连接。
13.优选地，通过驱动任意一个空间区域内的第一单轴激励器实现载荷平台沿z轴方向上的直线运动和绕x轴、y轴方向上的旋转运动；
14.z轴方向平行于载荷平台的悬吊方向；x轴、y轴和z轴所在的坐标系满足右手坐标
系；
15.通过驱动空间区域内的第二单轴激励器和第三单轴激励器实现载荷平台沿x轴和y轴方向上的直线运动和绕z轴方向上的旋转运动。
16.优选地，悬吊装置包括悬吊绳和悬吊环；
17.悬吊环均布安装在载荷平台的侧面；
18.悬吊绳通过悬吊环将载荷平台悬吊至空中。
19.与现有的技术相比，本发明的优点如下：
20.(1)控制过程简单，只需分别驱动单自由度激励器工作时产生的反作用力可以控制载荷平台安装面的6维微振动；
21.(2)取消了铰链结构，消除了铰链间隙带来的倍频现象；
22.(3)整机平台处于悬吊状态，载荷重力不会损害单轴激励器，安装、更换载荷时无需屡次进行重力卸载。
附图说明
23.图1是根据本发明实施例提供的微振动模拟平台的立体结构示意图。
24.图2是根据本发明实施例提供的微振动模拟平台的俯视图。
25.图3是根据本发明实施例提供的微振动模拟平台中载荷平台的内部结构图。
26.其中的附图标记包括：载荷平台1、第一空间区域11、第二空间区域12、第三空间区域13、第四空间区域14、第一单轴激励器111、第二单轴激励器112、第三单轴激励器113、悬吊绳21、悬吊环22、载荷3。
具体实施方式
27.在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
29.图1示出了根据本发明实施例提供的微振动模拟平台的立体结构。
30.图2示出了根据本发明实施例提供的微振动模拟平台的俯视图。
31.如图1和图2所示，本发明实施例提供的微振动模拟平台包括：载荷平台1和悬吊装置。
32.载荷平台1为中空的立方体、多棱柱体或圆柱体结构。
33.悬吊装置包括悬吊绳21和悬吊环22。
34.悬吊环22安装在载荷平台1的侧面，用于与悬吊绳21进行连接，当载荷平台1是立方体或多棱柱体时，悬吊环22的数量最少为4个；当载荷平台1时圆柱体时，悬吊环22的数量最少为3个。
35.当载荷平台1为立方体或多棱柱体时，悬吊环22分别均匀且对称的分布在载荷平台1不相邻的侧面上。
36.当载荷平台1为圆柱体时，悬吊环22分别均匀且对称的分布在载荷平台1的侧面上。
37.悬吊绳21通过悬吊环22将载荷平台1进行悬吊。载荷平台1的内部通过加强筋加固，载荷3通过螺钉安装在载荷平台1上。
38.图3示出了根据本发明实施例提供的微振动模拟平台中载荷平台的内部结构图。
39.如图3所示，载荷平台1的内部被分成的四个相同的空间区域，即第一空间区域11、第二空间区域12、第三空间区域13和第四空间区域14；每个空间区域中都安装有第一单轴激励器111、第二单轴激励器112、第三单轴激励器113。第一单轴激励器111安装在载荷平台的内表面，第二单轴激励器112和第三单轴激励器113分别安装在载荷平台的侧面。任意两个区域的结构均为轴对称结构。
40.在本发明提供的另外的实施例中，载荷平台1可以不被划分区域。
41.当载荷平台1为立方体或多棱柱体时，载荷平台1的内顶面上和每个内侧面上的中心位置至少安装有一个单轴激励器，当载荷3过重时，载荷平台1的内顶面上和每个内侧面上的中心位置处还可以对称且均匀分布若干个单轴激励器。
42.当载荷平台1为圆柱体时，载荷平台1的内顶面上的中心位置处至少安装有一个单轴激励器，载荷平台1的内侧面上均匀分布至少三个单轴激励器；当载荷3过重时，载荷平台1的内顶面上的中心位置处和内侧面上的单轴激励器的数量均可以增加，但载荷平台1的内顶面上的中心位置处和内侧面上的单轴激励器的位置需满足均匀且对称分布。
43.所有单轴激励器的定子均与载荷平台进行连接固定。单轴激励器的动子与定子之间通过弹簧片进行连接，弹簧片主要起到直线导向的作用。当动子相对定子进行运动时，通过动子运动时的反作用力和弹簧片的弹性力实现对载荷平台扰动力，进而使载荷平台产生微振动。
44.在微振动模拟平台工作时，悬吊装置将载荷平台悬吊至空中；
45.z轴垂直于所述载荷平台，方向向上；x轴、y轴和z轴所在的坐标系满足右手坐标系。
46.通过驱动四个空间区域内的第一单轴激励器111可实现载荷平台沿z轴的直线运动和绕x、y轴的旋转运动；
47.通过驱动四个空间区域内的第二单轴激励器112可实现载荷平台沿x轴的直线运动和绕z轴的旋转运动；
48.通过驱动四个空间区域内的第三单轴激励器113可实现载荷平台沿y轴的直线运动和绕z轴的旋转运动。
49.通过分别驱动以上12个单轴激励器工作时产生的反作用力可控制载荷平台1产生6维自由度的微振动。本发明可以用作空间微振动环境模拟的振动发生装置。
50.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
51.以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。