[發(fā)明專利]多自由度微振動環(huán)境模擬方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201611234661.6 | 申請日: | 2016-12-27 |
| 公開(公告)號: | CN107543672B | 公開(公告)日: | 2019-07-05 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 馮咬齊;趙越陽;何玲;邱漢平;樊世超;李棟;武耀 | 申請(專利權(quán))人: | 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所 |
| 主分類號: | G01M7/02 | 分類號: | G01M7/02 |
| 代理公司: | 暫無信息 | 代理人: | 暫無信息 |
| 地址: | 100094 *** | 國省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 自由度 振動 環(huán)境模擬 方法 | ||
1.多自由度微振動環(huán)境模擬方法,該方法包括以下步驟:
(1) 模擬微振動環(huán)境;
通過微振動環(huán)境預(yù)示得到所需模擬的微振動時域加速度曲線,微振動環(huán)境預(yù)示采取建模仿真的方法,通過地面試驗或航天器在軌測量得到微振動時域加速度曲線;通過系統(tǒng)辨識,得到微振動激勵平臺的傳遞函數(shù);采用多自由度微振動信號時域波形控制,使微振動激勵平臺產(chǎn)生的加速度激勵與環(huán)境預(yù)示得到的時域加速度曲線相一致,產(chǎn)生了與微振動環(huán)境相符的時域加速度環(huán)境,即實現(xiàn)了微振動環(huán)境模擬;
(2) 預(yù)示多自由度微振動環(huán)境;
獲取有效載荷安裝界面位置的微振動環(huán)境,即得到所需模擬的微振動時域加速度曲線,預(yù)示多自由度微振動環(huán)境主要采用建模仿真的方法,首先建立航天器的幾何模型,其次,對航天器進(jìn)行有限元建模,之后,建立擾源模型,計算擾源作用下航天器的微振動加速度響應(yīng)曲線作為微振動環(huán)境;
(3) 確定多輸入多輸出系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣;
多輸入多輸出系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣辨識即求取多輸入多輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù),確定多輸入多輸出系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣的步驟具體為:控制系統(tǒng)先發(fā)送多路低量級的白噪聲隨機(jī)信號,該白噪聲隨機(jī)信號驅(qū)動微振動激勵平臺的作動器運動,微振動激勵平臺上多個測量點的加速度傳感器測量平臺的時域響應(yīng)信號并經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣轉(zhuǎn)化為多自由度輸出信號并輸送回控制系統(tǒng),對輸出信號進(jìn)行傅里葉變換得到輸出信號的頻譜,控制系統(tǒng)根據(jù)輸入和輸出信號的頻譜計算整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù);
(4) 復(fù)現(xiàn)多自由度微振動信號時域波形;
所述多自由度微振動信號的模擬是基于時域波形復(fù)現(xiàn)控制,具體步驟為將預(yù)示的微振動信號設(shè)置為多自由度參考信號,通過傅里葉變換得到參考信號的頻譜,隨后控制系統(tǒng)根據(jù)參考信號頻譜、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)計算初始驅(qū)動信號頻譜,對驅(qū)動信號頻譜進(jìn)行傅里葉逆變換得到時域驅(qū)動信號,該驅(qū)動信號驅(qū)動微振動激勵平臺的作動器運動使平臺產(chǎn)生微振動激勵,微振動激勵平臺上多個測量點的加速度傳感器測量平臺的時域響應(yīng)信號并經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣轉(zhuǎn)化為多自由度時域控制輸出信號,控制輸出信號通過傅里葉變換得到頻域內(nèi)的控制輸出信號頻譜,控制系統(tǒng)根據(jù)測量的多自由度控制輸出信號與多自由度參考信號的頻譜進(jìn)行傅里葉逆變換得到時域信號,對比時域信號,并對頻譜誤差計算,根據(jù)誤差信號譜,計算驅(qū)動信號譜的調(diào)整量,修正發(fā)送的多路驅(qū)動信號譜并進(jìn)行傅里葉逆變換得到時域驅(qū)動信號,使平臺在驅(qū)動信號作用下產(chǎn)生的微振動激勵與參考信號相一致,從而實現(xiàn)多自由度微振動信號的模擬控制,微振動激勵平臺上臺面的加速度傳感器沿軸向?qū)ΨQ布置。
2.如權(quán)利要求1所述的多自由度微振動環(huán)境模擬方法,其中,微振動加速度響應(yīng)曲線是加速度幅值、相位與時間的響應(yīng)曲線。
3.如權(quán)利要求1所述的多自由度微振動環(huán)境模擬方法,其中,當(dāng)條件許可時,通過在軌測量和地面測試輔助獲取微振動環(huán)境。
4.如權(quán)利要求1所述的多自由度微振動環(huán)境模擬方法,其中,多輸入多輸出系統(tǒng)為微振動激勵平臺。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的多自由度微振動環(huán)境模擬方法,其中,系統(tǒng)辨識和信號模擬控制涉及的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣由傳感器布置的位置和測量方向,通過運動合成計算得到。
6.如權(quán)利要求1-4任一項所述的多自由度微振動環(huán)境模擬方法,其中,信號模擬控制涉及的多自由度控制輸出信號與多自由度參考信號對比參數(shù)主要是加速度信號幅值和相位。
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