一种高精度的Stewart主动隔振平台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微振动主动控制和减振领域，具体涉及一种高精度的Stewart主动隔 振平台。
【背景技术】
[0002] 对微振动进行抑制，首先要清楚振源的特性，如振源的产生原因、激励方式、振源 振动特性等。对于在轨状态的卫星平台，从引起振动的因素上来讲，卫星上的振源可以分为 外在扰源和内在扰源。
[0003] 外在扰源主要包括：太阳辐射光压、微粒子碰撞、太阳及月球引力、轨道的椭圆形、 地球扁率影响、地球引力场等。这些扰源的振动频率极低（一般在〇. 01Hz以下），振动幅值 小（一般不超过10 6g)，作用时间长（等同于航天器在轨飞行时间）。这类振动一般常被认 为是不易消除的准稳态加速度的背景干扰，主要受卫星的轨道设计影响。由于载荷对这类 振动不敏感，其影响也较小，在微振动控制中一般不予考虑。
[0004] 内在扰源主要包括卫星的热控系统、姿态控制系统、空调系统、电源系统、太阳翼 等部件的运动等。这类扰源主要以中高频为主O0.001HZ)，量级可达到10 2g。其中，中频 (0. 001Hz~1Hz)扰源一般由载荷或宇航员的瞬时行为所产生；高频（>lHz)扰源一般由反 作用轮、动量轮、压缩机、水栗、推进器点火等引起。这类扰源具有频段宽、低频高幅、高频低 幅等特性，是对航天器的载荷性能产生干扰的主要振源。
[0005] 微振动控制的目的是减小或消除卫星在轨工作时的往复运动对有效载荷性能的 有害影响，其控制途径与常规振动控制一样，亦从振源、传递途径和被控对象入手。常用的 隔振措施有：对振源采取隔振措施减弱振源的影响；对传递路径（或结构）进行优化，减小 传递路径在载荷作用下的响应；采用载荷隔离技术，即在载荷和安装结构之间加入隔振装 置，减少结构振动对载荷的影响。根据控制方式的不同，又可以分为被动控制、主动控制、半 主动控制（自适应控制）、主被动混合控制。
[0006] 总的来说，对振源的隔振主要采用被动控制系统较多，其中的原因除了被动隔振 系统的可靠性高等因素之外，还需要考虑激励力的特性等因素。但是被动隔振在中低频 段的效果很差，且精度很低，因此一般采用主动控制系统来实现高精度的控制。但是，现有 的主动控制系统存在以下缺陷：灵活度不高，结构较为繁杂，主动控制系统多采用音圈作动 器，灵敏度较差。
【发明内容】
[0007] 本发明目的在于提供一种高精度的Stewart主动隔振平台，以解决现有的主动控 制系统灵活度不高，结构较为繁杂，主动控制系统多采用音圈作动器，灵敏度较差的技术性 问题。
[0008] 本发明目的通过以下的技术方案实现：
[0009] -种高精度的Stewart主动隔振平台，包括载荷平台、基础平台、若干上连接块、 若干下连接块、若干上弹性铰、若干下弹性铰和若干压电棒，其中，
[0010] 所述上连接块均匀分布于所述载荷平台的底面；
[0011] 所述下连接块均匀分布于所述基础平台的顶面；
[0012] 每一上连接块上连接有两个所述上弹性铰，与同一上连接块相连的两个所述上弹 性铰的轴线相互垂直；
[0013] 每一下连接块上连接有两个所述下弹性铰，与同一下连接块相连的两个所述下弹 性铰的轴线相互垂直；
[0014] 所述压电棒的一端与所述上弹性铰连接，另一端与所述下弹性铰连接，任意相邻 的两个压电棒的轴线相互垂直。
[0015] 优选地，所述下弹性铰的下部设有外螺纹，所述下连接块设有与所述外螺纹相配 合的螺纹孔，所述下弹性铰的下部与所述下连接块螺接。
[0016] 优选地，所述下弹性铰的上端中心设有螺纹孔，所述压电棒的下端中心设有螺纹 孔，所述下弹性铰与所述压电棒通过紧定螺钉连接。
[0017] 优选地，所述压电棒的上部设有外螺纹，所述上弹性铰的下端中心设有与所述外 螺纹相配合的螺纹孔，所述压电棒与所述上弹性铰螺接。
[0018] 优选地，所述上弹性铰的上部设有外螺纹，所述上连接块设有与所述外螺纹相配 合的螺纹孔，所述上弹性铰的上部与所述上连接块螺接。
[0019] 优选地，所述上连接块通过螺钉与所述载荷平台连接，所述下连接块通过螺钉与 所述基础平台连接。
[0020] 优选地，所述上连接块和所述下连接块均为3个，所述3个上连接块均勾分布于 同一圆周上，所述3个下连接块均匀分布于同一圆周上；所述上弹性铰、所述下弹性铰和所 述压电棒均为6个。
[0021] 优选地，所述基础平台上设有固定结构。
[0022] 优选地，所述固定结构包括均匀设置在所述基础平台上的六个键槽、三个定位孔 和六个光孔。
[0023] 优选地，所述压电棒为压电陶瓷。
[0024] 优选地，所述载荷平台与所述基础平台平行设置。
[0025] 优选地，所述上弹性铰和所述下弹性铰均为圆柱形，所述上弹性铰和所述下弹性 铰的中部均设有切槽。
[0026] 与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
[0027] 1、本发明的主动隔振平台通过压电棒的伸缩来控制载荷平台的姿态变化从而达 到主动控制隔离微小振动的目的，该主动隔振平台的灵敏度和灵活度都较高，具备高精度 的特点，且结构简单。
[0028] 2、本发明的主动隔振平台结合了主动控制和压电陶瓷高灵敏性的优点，可以在中 低频率段实现有效的高精度的微振动控制。
[0029] 3、本发明的主动隔振平台的主动安装布置方式，在结构上可以实现各方向的统一 刚度，简化了运动学和动力学的计算和机械结构的设计，同时还可以实现通过控制压电棒 的运动实现微小振动的隔尚和一定?11围的调姿功能。
[0030] 4、本发明的主动隔振平台在压电棒与平台之间采用弹性铰的连接方式，此弹性铰 采用圆柱形中间设切槽的结构，其纵向刚度很大，而扭转刚度较小，因此可以起到球铰的效 果，可以限制三个方向的位移只提供三个方向的转动，而且此弹性铰的刚度合适，保证了平 台的位姿调整功能。
[0031] 5、本发明的主动隔振平台的任意两个相邻的压电棒是互相垂直的，因此能实现在 三个轴线方向上的解耦，某一轴线上的运动可以由两个压电棒上的运动来决定，而与其它 四个压电棒的运动无关。
[0032] 6、本发明的主动隔振平台的压电棒和上、下平台的六个连接点（每个连接点固定 两个压电棒）相互对称，并且上、下平台互相平行，因此该机构模型便于承载负载物体。
[0033] 7、本发明的主动隔振平台的各压电棒的名义腿长相等，因此有利于各压电棒上的 执行器和传感器的安装设计，相关的连接方式、铰链的选择和传感器的定位都可以采用相 同的方式。
[0034] 8、本发明的主动隔振平台的各压电棒上的传感器可以安装在压电棒的轴向上，因 此获得的传感器信号也具有方向正交性，因此有利于把多输入输出（MHTO)控制问题转化 成单输入输出（SIS0)控制问题。
[0035] 9、本发明的主动隔振平台由于六个压电棒在结构上的对称性，因此各压电棒上将 平均分配负载力。从控制的角度分析，可以认为压电棒上具有相同的权值，因此能简化控制 方法的设计。
[0036] 10、由于采用了立方体Stewart平台的结构，具有对称性，两个相邻的压电棒是互 相垂直的，因此能实现在三个轴线方向上的解耦，某一轴线上的运动可以由两个压电棒上 的运动来决定，因此，本发明的主动隔振平台简化了压电棒和平台位姿之间的运动学关系 及各压电棒上的承载力与平台上载荷的关系。
[0037] 11、本发明的主动隔振平台在单频扰动下具有25dB以上的衰减，对于随机扰动也 有8dB的衰减。
[0038] 12、本发明的主动隔振平台由于使用了压电棒，可以有效的提高控制精度和反应 速度。
[0039] 13、本发明的主动隔振平台采用立方体结构的Stewart平台，可以实现机构运动 学方面的解耦。
[0040] 14、本发明的主动隔振平台是一种简单、高效、灵活、高精度的主动隔振平台设计， 通过该隔振平台，可以有效的对中低频内的微振动进行控制，并且可以根据实际情况，进行 等比例的放大尺寸来承载不同重量的设备。
【附图说明】
[0041] 图1为本发明的主动隔振平台的结构示意图；
[0042] 图2为本发明的上弹性铰的结构示意图；
[0043] 图3为本发明的上连接块的结构示意图；
[0044] 图4为本发明的下连接块的结构示意图；
[0045] 图5为本发明的下弹性铰的结构示意图； 图6为载荷平台和基础平台的坐标示意图。
【具体实施方式】
[0046] 以下结合附图，具体说明本发明。为了使本领域的技术人员能够清楚、完整的知晓 本发明的内容并可以实施本发明的技术方案，实施例中公开了大量的细节。但是，很显然 地，没有这些细节本领域的技术人员也能够实施本发明的技术方案，达到本发明的目的，实 现本发明的效果。这些细节是发明人经过大量的实验而选择的最优的实施方式，并不用来 限制本发明的保护范围。本发明的保护范围以权利要求书的内容为准，本领域的技术人员 根据本申请文件公开的内容无需创造性劳动而得到的技术方案也在本发明的保护范围内。
[0047] 实施例1
[0048] 请参阅图1，一种高精度的Stewart主动隔振平台，包括载荷平台1、基础平台2、若 干上连接块3、若干下连接块4、若干上弹性铰5、若干下弹性铰6和若干压电棒7,其中，
[0049] 所述载荷平台1与所述基础平台2平行设置；