[发明专利]一种基于分离式双膜簧的智能挠性作动器

说明书

一种基于分离式双膜簧的智能挠性作动器，包括：柔性铰链(2)、支杆(3)、开槽弹簧安装盖(4)等，上阻尼安装片(19)，下阻尼安装片(20)，其中音圈电机(12)包括音圈电机动子(21)和音圈电机定子(22)。安装完成后，通过大量程高精度电涡流位移传感器(17)的测量反馈和大行程快响应音圈电机(12)的控制输出，实现智能挠性作动器的振动隔离、扰振抑制和精确指向调节。本发明的智能挠性作动器采用分离式双膜簧并联结构形式，运动行程大，控制精度高，可广泛的应用于航天器超高精度、超高稳定度、超敏捷控制领域。

技术领域

本发明属于航天器控制领域，涉及一种智能挠性作动器。

背景技术

近年来，随着极高分辨率对地观测、空间运动目标高平稳跟踪与高分辨率成像等一系列未来任务需求的提出，对卫星控制系统的精度、稳定度提出了极高的要求。

受限于传统姿态敏感器(星敏、陀螺)等测量精度和测量带宽限制，传统意义上的低带宽姿态控制系统无法在宽频域内对各种扰动力矩的影响实现有效抑制，仅基于卫星姿态控制来实现有效载荷的精稳指向控制的技术方案在现有技术条件下已经难以满足甚高精度指向和稳定控制要求；因此，提出了在载荷和星体安装主动平台的设计方案，通过主动平台中作动器的的振动隔离、扰振抑制和精确指向实现载荷的高性能指标。

然而目前采用的作动器一般只安装振动传感器(如力传感器、加速度传感器)，因而只具有主动隔振功能，而不具备精确指向调节功能。并且在作动器连接处采用传统的普通铰链(如球铰和虎克铰)，由于摩擦和间隙的存在，限制了作动器的控制输出精度。并且随着卫星载荷的不断增大、敏捷机动与快速稳定性能的不断提高，目前的小行程主动隔振作动器已无法满足应用需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于分离式双膜簧的智能挠性作动器，采用分离式双膜簧和开槽弹簧并联形式提供了智能挠性作动器轴向刚度，并通过分离式双膜簧严格保证了智能挠性作动器的轴向运动，采用开槽弹簧加柔性杆结构形式实现柔性铰链的功能，提供智能挠性作动器轴向运动到由多个智能挠性作动器组成平台六自由度运动的传递，并通过大行程快响应音圈电机和大量程高精度涡流传感器，共同实现了智能挠性作动器的大行程高精度控制输出，同时实现了载荷的振动隔离、扰振抑制和精确指向，有效解决了卫星的超高精度、超高稳定度、超敏捷控制问题。

本发明所采用的技术方案是：一种基于分离式双膜簧的智能挠性作动器，包括：柔性铰链、支杆、开槽弹簧安装盖、上安装座、柔性杆、开槽弹簧、下安装座、上膜簧、动子安装盖、音圈电机、外筒、定子安装盖、下膜簧、位移传感器被测件、位移传感器、底盖；音圈电机两端分别安装动子安装盖、定子安装盖，音圈电机、动子安装盖安装在外筒内，定子安装盖固定在外筒内壁上；下安装座与动子安装盖中部凸台连接，下安装座与动子安装盖中部凸台之间夹紧上膜簧内圈；柔性杆下端安装在下安装座中心孔内，柔性杆上端安装在上安装座中心孔内；上安装座与开槽弹簧安装座中部固连；开槽弹簧安装座外圈与开槽弹簧上端外圈固连，开槽弹簧下端外圈安装在外筒顶端端口，开槽弹簧下端外圈与外筒端口之间夹紧上膜簧外圈；支杆一端连接开槽弹簧安装盖中部，另一端与柔性铰链下端连接；位移传感器被测件的中心柱依次穿过下膜簧内圈、定子安装盖中心孔、音圈电机中心孔后与动子安装盖固定连接；下膜簧外圈固定于外筒底部内壁的台阶结构处；位移传感器安装在底盖上，底盖安装在外筒底部端口。

所述音圈电机包括音圈电机动子和音圈电机定子，音圈电机定子中轴线上开通孔；音圈电机动子与动子安装盖相连；音圈电机定子固定在定子安装盖上。

还包括柔性铰链限位筒，所述的柔性铰链外部安装柔性铰链限位筒，柔性铰链上端与外部结构相连接并同时压紧上柔性铰链限位筒；所述柔性铰链的材料为钛合金。

所述的上膜簧和下膜簧结构形式和材料相同，上膜簧和下膜簧的材料为铍青铜。