柔性太阳翼支承结构的压电主动减振装置
技术领域
本实用新型属于主动减振领域，具体地说是一种柔性太阳翼支承结构的压电主动减振装置。
背景技术
近些年来，由于人类对太空的探测活动越来越多，导致各类航天器的广泛应用，从而对太阳翼提出更高的要求。由于传统的刚性太阳翼有很大的局限性，所以为了适应空间任务的需求，具有收拢包络小、重量轻、比功率高等优点的柔性太阳翼是必然的发展趋势。
进行空间任务的航天器通常因为其装有的大型的轻阻尼结构使得自身刚度降低从而引起振动。19世纪中后期，美国所发射的12个航天运载器就因为振动问题而发生了88次故；1990年发射的“哈勃”空间望远镜就因为太阳翼的振动而进行了多次维修；美国的“陆地卫星-4号”也因太阳翼振动工作失常；“探险者1号”甚至因为振动而发生翻滚，造成任务失败。
柔性太阳翼相比于刚性的航天器主体，具有跨度大、结构刚度低、挠度大、模态阻尼小等特点，在航天器变轨调姿和其内部零部件的机械运动时，会产生难以自行衰减振动问题，影响整个航天器的正常工作，甚至造成航天器的结构破坏。因此对柔性太阳翼的振动控制进行研究十分的必要。
实用新型内容
有鉴于现有柔性太阳翼技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种柔性太阳翼支承结构的压电主动减振装置，有效解决柔性太阳翼振动的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
本实用新型包括柔性太阳翼支承结构及用于抑制该柔性太阳翼支承结构振动的控制模块，其中
所述柔性太阳翼支承结构包括太阳翼基台和柔性太阳翼支承结构本体，该柔性太阳翼支承结构本体包括多根支承短杆和两根柔性可卷曲的支承长杆，两根所述支承长杆分别安装于太阳翼基台上，在两根支承长杆之间通过多根所述支承短杆相连；
所述控制模块包括控制器、加速度传感器、压电传感器和压电作动器，所述控制器设置于所述太阳翼基台上，所述加速度传感器安装于支承短杆上，每根所述支承长杆上均安装有压电作动器和压电传感器；所述压电传感器安装于支承长杆靠近所述太阳翼基台的杆段，所述压电作动器安装于支承长杆靠近太阳翼基台的杆段，且位于所述压电传感器与所述太阳翼基台之间；所述加速度传感器、压电传感器和压电作动器均通过所述控制器与外界电源电性连接。
其中：所述太阳翼基台为卫星本体与太阳翼的连接部分，且作为柔性太阳翼支承结构本体的固定基础。
每根所述支承短杆的两端分别与两根所述支承长杆固接，两根所述支承长杆与多根所述支承短杆之间组成“梯子”的形状。
所述支承长杆为碳纤维双稳态杆，通过卷曲状态的支承长杆减小所述减振装置占用的空间。
所述支承短杆为增强结构稳定性的钢质杆。
所述加速度传感器安装在距离太阳翼基台最远的一根支承短杆的中间位置。
所述压电传感器采用PVDF压电薄膜。
所述压电作动器采用PZT压电陶瓷片。
所述控制器采用stm32—ARM处理器。
所述控制器通过螺栓固定在太阳翼基台上。
本实用新型的优点与积极效果为：
1.本实用新型设计合理，可以有效解决柔性太阳翼振动问题。
2.本实用新型的支承长杆为碳纤维双稳态杆，其卷曲状态有利于在发射时减小减振装置所占用的空间。
3.本实用新型的支承短杆为钢质杆，有利于增强减振装置的结构稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
其中：1为太阳翼基台，2为压电作动器，3为压电传感器，4为支承长杆，5为支承短杆，6为加速度传感器，7为控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
如图1所示，本实用新型包括柔性太阳翼支承结构及控制模块，该控制模块用于有效抑制柔性太阳翼支承结构的振动；
柔性太阳翼支承结构包括太阳翼基台1和柔性太阳翼支承结构本体，太阳翼基台1为卫星本体与太阳翼的连接部分，且作为柔性太阳翼支承结构本体的固定基础。柔性太阳翼支承结构本体包括多根支承短杆5和两根柔性可卷曲的支承长杆4，两根支承长杆4分别安装于太阳翼基台1上，在两根支承长杆4之间通过多根支承短杆5相连。本实施例的两根支承长杆4采用夹紧的方式与太阳翼基台1固定连接；每根支承短杆5的两端分别通过螺栓与两根支承长杆4固接；两根支承长杆4与多根(本实施例为五根)支承短杆5之间组成“梯子”的形状。支承长杆4柔性可卷曲材料制成，本实施例的支承长杆4为碳纤维双稳态杆，通过卷曲状态的支承长杆4有利于在发射时减小减振装置占用的空间。支承短杆5为刚性材料，本实施例的支承短杆5的为钢质杆，有利于增强结构稳定性。
控制模块包括控制器7、加速度传感器6、压电传感器3和压电作动器2，控制器7设置于太阳翼基台1上，本实施例的控制器7采用螺栓连接嵌入固定在太阳翼基台1上。加速度传感器6安装于支承短杆5上，本实施例的加速度传感器6安装在距离太阳翼基台1最远的一根支承短杆5的中间位置。每根支承长杆4上均安装有压电作动器2和压电传感器3，压电传感器3安装于支承长杆4靠近太阳翼基台1的杆段，压电作动器2也安装于支承长杆4靠近太阳翼基台1的杆段，且位于压电传感器3与太阳翼基台1之间。本实施例的两个压电作动器2采用胶粘方式分别固定安装在两根支承长杆4的根部；两个压电传感器3采用胶粘方式分别固定在两根支承长杆的根部，其中压电作动器2相较压电传感器3更靠近支承长杆4的根部(即支承长杆4接近太阳翼基台1的一端)；加速度传感器6采用胶粘方式固定安装在最上方的支承短杆5的中间位置。加速度传感器6、压电传感器3和压电作动器2均通过控制器7与外界电源电性连接，本实施例的压电传感器3采用PVDF压电薄膜，压电作动器2采用PZT压电陶瓷片，控制器7采用stm32—ARM处理器。
本实用新型的压电作动器2为市购产品，购置于苏州迈客荣自动化有限公司的PZT压电陶瓷片；压电传感器3为市购产品，购置于泰科电子公司的SDT1-028k；加速度传感器6为市购产品，购置于丹麦必凯公司(B&K)的加速度传感器。
本实用新型的工作原理为：
控制器包括电荷放大模块、主控模块及压电驱动电源模块。当支承长杆4、支承短杆5形成的柔性太阳翼支承结构本体受外界干扰产生振动时，支承长杆4的根部会在振动瞬间产生形变，从而使得胶粘在支承长杆4根部的压电传感器3发生横向弯曲形变，从而引起压电传感器3内部的电荷流动，控制器7的电荷放大器将这种电荷信号滤波并且放大为代表支承长杆4根部振动的电压信号，同理加速度传感器6也在振动瞬间检测到代表柔性太阳翼支承结构本体的末端振动的电压信号，控制器7的主控模块将这两种信号转换为数字信号之后，将得到的输出信号转换为模拟信号，并通过控制器7的压电驱动模块将控制信号输出到压电作动器2，此时压电作动器2将产生响应，对支承长杆施加反向振动，从而消除柔性太阳翼支承结构本体的振动。
