[发明专利]一种大行程高精度智能挠性作动器

说明书

一种大行程高精度智能挠性作动器，包括：柔性铰链限位筒(1)、柔性铰链(2)、支杆(3)、位移传感器被测面(4)、位移传感器(5)、限位块(6)、顶盖(7)、膜簧组合层(8)、动子安装盖(9)、音圈电机(10)、外筒(11)、底盖(12)，其中音圈电机(10)包括音圈电机动子(13)和音圈电机定子(14)。安装完成后，通过采用大量程高精度电涡流位移传感器(5)的测量反馈和大行程快响应音圈电机(10)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结构简单，行程大，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，提出一种大行程高精度智能挠性作动器，采用大行程快响应音圈电机作动器、大量程高精度涡流传感器、柔性部件(膜簧和柔性铰链)，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：一种大行程高精度智能挠性作动器，包括：柔性铰链、支杆、位移传感器被测面、位移传感器、限位块、顶盖、膜簧组合层、动子安装盖、音圈电机、外筒、底盖；音圈电机两端分别安装动子安装盖、底盖，膜簧组合层安装在动子安装盖和限位块之间，动子安装盖与限位块连接并将膜簧组合层内圈压紧在动子安装盖和限位块之间；限位块穿过顶盖中部并安装在支杆一端，支杆另一端与柔性铰链连接；顶盖安装在外筒一端端口，并将膜簧组合层外圈压紧在顶盖和外筒端口之间，底盖安装在外筒另一端；位移传感器被测面穿过支杆，并固定在支杆与限位块相连的一端，位移传感器固定于顶盖上，位移传感器被测面与位移传感器间存在间隙；位移传感器测量位移传感器被测面的运动。

所述音圈电机包括音圈电机动子和音圈电机定子；音圈电机动子与动子安装盖相连，音圈电机定子通过螺钉固连于底盖上。

所述动子安装盖通过穿过中心螺孔的螺钉与限位块连接，

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，柔性铰链未与支杆连接的一端通过内螺纹与外部结构相连并压紧柔性铰链限位筒。

所述的膜簧组合层包括两片相同的膜簧、阻尼材料，阻尼材料夹在两片膜簧之间，膜簧的材料为铍青铜。

所述的音圈电机的工作行程为±6mm，最大输出力为450N，力输出精度为0.02N。

所述的位移传感器为电涡流位移传感器，测量范围为±5mm，分辨率为0.3μm。

所述的位移传感器被测面直径为位移传感器探头直径的三倍以上，位移传感器被测面的材料为铝合金。

所述柔性铰链材料为钛合金。