本發(fā)明涉及振動(dòng)控制技術(shù)，具體地，涉及一種攜帶板狀結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體處于慣性懸浮等力平衡狀態(tài)下的目標(biāo)體振動(dòng)和姿態(tài)調(diào)整控制方案,尤其是涉及動(dòng)力吸振技術(shù)、結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)技術(shù)和力平衡狀態(tài)下的物體姿態(tài)調(diào)整控制技術(shù)方案。

背景技術(shù)：

力平衡狀態(tài)下的物體振動(dòng)控制問題一直以來是工程應(yīng)用上的難點(diǎn)問題；結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)是當(dāng)前工程應(yīng)用領(lǐng)域，特別是航空航天領(lǐng)域發(fā)展的一大趨勢(shì)。目前對(duì)于力平衡狀態(tài)下的物體振動(dòng)控制方法研究主要集中在對(duì)板狀結(jié)構(gòu)本體的研究上，通過在板狀結(jié)構(gòu)上安裝智能材料，如壓電陶瓷應(yīng)變片、形狀記憶合金等，或者安裝阻尼器等來改善板狀結(jié)構(gòu)的振動(dòng)型態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)體的振動(dòng)控制，這種振動(dòng)控制方法雖然有一定的效果，但是會(huì)帶來如結(jié)構(gòu)的破壞和重量的增加等問題。慣性懸浮體的姿態(tài)調(diào)整目前廣泛采用的是噴氣式矢量推進(jìn)技術(shù)，但是這種控制方式會(huì)受到如燃料等的限制，在某些特定的情況下，無法展開。

目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報(bào)道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種力平衡狀態(tài)下的物體及其振動(dòng)控制與姿態(tài)調(diào)整方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種力平衡狀態(tài)下的物體，包括目標(biāo)主體，還包括連接目標(biāo)主體的若干組結(jié)構(gòu)體組件；

所述結(jié)構(gòu)體組件，包括結(jié)構(gòu)體陣列或者單個(gè)結(jié)構(gòu)體；

結(jié)構(gòu)體陣列或者單個(gè)結(jié)構(gòu)體，通過連接件或者可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件與目標(biāo)主體連接，連接方式為緊固連接或者柔性連接；

結(jié)構(gòu)體陣列包括多個(gè)結(jié)構(gòu)體，多個(gè)結(jié)構(gòu)體之間通過可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件連接。

優(yōu)選地，可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件包括如下任一種或任多種裝置：

-剛度可變的智能材料結(jié)構(gòu)件；或者

-剛度可變的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

-熱致驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種上述的力平衡狀態(tài)下的物體的振動(dòng)控制與姿態(tài)調(diào)整方法，包括如下任一個(gè)或任多個(gè)步驟：

-傳遞路徑上的振動(dòng)控制步驟；

-基于變剛度阻尼特性的動(dòng)力吸振步驟；

-輔助調(diào)整姿態(tài)步驟。

優(yōu)選地，所述傳遞路徑上的振動(dòng)控制步驟，包括：

步驟1：判斷檢測(cè)到的干擾是否為因激勵(lì)而引起的結(jié)構(gòu)體振動(dòng)；

若是，則接下來執(zhí)行步驟2；

若否，則接下來執(zhí)行所述基于變剛度阻尼特性的動(dòng)力吸振步驟；

步驟2：判斷結(jié)構(gòu)體振動(dòng)的強(qiáng)度是否超出設(shè)定的承受范圍；

若是，則控制可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件解除對(duì)所連接結(jié)構(gòu)體位置的鎖定，進(jìn)行主動(dòng)卸載，流程結(jié)束；

若否，則接下來執(zhí)行步驟3；

步驟3：控制可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件產(chǎn)生相對(duì)于結(jié)構(gòu)體振動(dòng)同頻反向的運(yùn)動(dòng)，從而抑制振動(dòng)。

優(yōu)選地，所述基于變剛度阻尼特性的動(dòng)力吸振步驟，包括：

步驟A：判斷檢測(cè)到的干擾是否為目標(biāo)主體受外界激勵(lì)或者內(nèi)部激勵(lì)而產(chǎn)生的自身振動(dòng)；

若是，則接下來執(zhí)行步驟B；

若否，則接下來執(zhí)行所述傳遞路徑上的振動(dòng)控制步驟；

步驟B：判斷結(jié)構(gòu)體組件的固有頻率是否在振動(dòng)的頻段內(nèi)；

若是，則通過結(jié)構(gòu)體組件產(chǎn)生共振耗能，從而吸收目標(biāo)主體的振動(dòng)，流程結(jié)束；

若否，則改變可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件的剛度和阻尼，使結(jié)構(gòu)體組件的固有頻率與目標(biāo)主體的振動(dòng)頻率一致，進(jìn)而進(jìn)行動(dòng)力吸振。

優(yōu)選地，所述輔助調(diào)整姿態(tài)步驟，包括：

步驟I：當(dāng)目標(biāo)主體需要進(jìn)行輔助調(diào)整姿態(tài)，且目標(biāo)主體和結(jié)構(gòu)體組件均滿足設(shè)定的輔助調(diào)整姿態(tài)的位置條件時(shí)，控制可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件對(duì)結(jié)構(gòu)體執(zhí)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)主體的輔助調(diào)整姿態(tài)。

優(yōu)選地，通過控制可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件對(duì)結(jié)構(gòu)體執(zhí)行驅(qū)動(dòng)，使得可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件輸出往復(fù)的驅(qū)動(dòng)扭矩，從而驅(qū)使可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件兩側(cè)連接的結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生往復(fù)的擺動(dòng)，進(jìn)而與結(jié)構(gòu)體相連的目標(biāo)主體產(chǎn)生往復(fù)的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的調(diào)整。

優(yōu)選地，在可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件輸出的往復(fù)的驅(qū)動(dòng)扭矩中，包括目標(biāo)主體兩側(cè)的可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件同時(shí)輸出對(duì)稱或反向的扭矩，使得目標(biāo)主體往復(fù)平動(dòng)或者向一個(gè)方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的調(diào)整；或包括只有目標(biāo)主體一側(cè)的可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件輸出扭矩，使目標(biāo)主體產(chǎn)生來回的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的調(diào)整。

優(yōu)選地，可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件兩側(cè)連接的對(duì)象體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同；其中，所述對(duì)象體包括結(jié)構(gòu)體組件和/或目標(biāo)主體。

優(yōu)選地，包括控制結(jié)構(gòu)體組件在伸展?fàn)顟B(tài)與回收狀態(tài)之間變化；

當(dāng)結(jié)構(gòu)體組件處于伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)體陣列為平展?fàn)睿?/p>

當(dāng)結(jié)構(gòu)體組件處于回收狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)體陣列為疊合狀；

還包括控制結(jié)構(gòu)體組件繞目標(biāo)主體的轉(zhuǎn)動(dòng)，以進(jìn)行指定方向位置跟蹤；

伸展、回收以及轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作均基于可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件實(shí)現(xiàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明是基于結(jié)構(gòu)功能一體化的變剛度執(zhí)行件，避免了對(duì)板狀結(jié)構(gòu)本體甚至是目標(biāo)主體結(jié)構(gòu)的破壞，控制算法更加簡(jiǎn)單、有效；

2、本發(fā)明針對(duì)目標(biāo)主體的振動(dòng)控制提出了兩種控制策略，分別對(duì)來自板狀結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)振動(dòng)抑制，對(duì)來自目標(biāo)主體本身的振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)動(dòng)力吸振；

3、本發(fā)明通過調(diào)整可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件和板狀結(jié)構(gòu)組合體的剛度和阻尼來進(jìn)行動(dòng)力吸振，是一種主動(dòng)方式的、智能化的動(dòng)力吸振；

4、本發(fā)明的動(dòng)力吸振可以在多頻段、多自由度方向上進(jìn)行；

5、本發(fā)明提出的輔助姿態(tài)調(diào)整策略對(duì)于一些特定場(chǎng)合，能發(fā)揮重要作用，能有效地補(bǔ)充噴氣式矢量推進(jìn)技術(shù)的不足之處；

6、本發(fā)明提出的姿態(tài)調(diào)整可以是平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)方向上的姿態(tài)調(diào)整；

7、本發(fā)明的控制策略易于實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)和擴(kuò)展，便于集成。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明控制方法的總體框架圖；

圖2為本發(fā)明控制方法中傳遞路徑上的振動(dòng)控制步驟的流程圖；傳遞路徑上的振動(dòng)控制步驟記為控制策略1；

圖3為本發(fā)明控制方法中基于變剛度阻尼特性的動(dòng)力吸振步驟的流程圖；基于變剛度阻尼特性的動(dòng)力吸振步驟記為控制策略2；

圖4為本發(fā)明控制方法中輔助調(diào)整姿態(tài)步驟的流程圖；輔助調(diào)整姿態(tài)步驟記為控制策略3；

圖5、6為本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的兩種基礎(chǔ)形式。其中，圖5為正視圖，圖6為運(yùn)動(dòng)控制過程中俯視圖；

圖7、8、9和10為本發(fā)明幾種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式下的輔助姿態(tài)調(diào)整控制的應(yīng)用實(shí)例示意圖；

圖11、12、13為本發(fā)明不同結(jié)構(gòu)形式擴(kuò)展組合應(yīng)用實(shí)例示意圖。

圖中：

1為目標(biāo)主體，2為連接件，3為可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件，4為結(jié)構(gòu)體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種力平衡狀態(tài)下的物體，包括目標(biāo)主體，還包括連接目標(biāo)主體的若干組結(jié)構(gòu)體組件；所述結(jié)構(gòu)體組件，包括結(jié)構(gòu)體陣列、連接件；結(jié)構(gòu)體陣列通過連接件與目標(biāo)主體緊固連接或者柔性連接；結(jié)構(gòu)體陣列包括多個(gè)結(jié)構(gòu)體，多個(gè)結(jié)構(gòu)體之間通過可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件依次連接。結(jié)構(gòu)體可以為板體。結(jié)構(gòu)件陣列可以為板陣列。在變化例中，結(jié)構(gòu)體組件包括單個(gè)結(jié)構(gòu)體，單個(gè)結(jié)構(gòu)體通過連接件或者可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件與目標(biāo)主體連接，連接方式為緊固連接或者柔性連接；結(jié)構(gòu)體陣列還可以通過可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件與目標(biāo)主體連接。力平衡狀態(tài)下的物體優(yōu)選是指懸浮或重力平衡狀態(tài)下的物體。

可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件包括：

-剛度可變的智能材料結(jié)構(gòu)件；或者

-剛度可變的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

-熱致驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

具體地，目標(biāo)主體可以是航天衛(wèi)星、太空艙等慣性懸浮體，既作為被控對(duì)象，也是本發(fā)明控制方法得以實(shí)現(xiàn)的執(zhí)行各控制策略的控制中心的載體?？勺儎偠戎鲃?dòng)執(zhí)行件的數(shù)量和安裝位置可以調(diào)整。所述可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件安裝在結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)體之間，既作為連接結(jié)構(gòu)件，同時(shí)還是結(jié)構(gòu)體振動(dòng)控制和輔助姿態(tài)調(diào)整的功能件。剛度可變的智能材料結(jié)構(gòu)件可以是采用形狀記憶材料制成的結(jié)構(gòu)件。剛度可變的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是一種自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參見申請(qǐng)?zhí)枴?01510494394.5”的中國專利文獻(xiàn)(公開號(hào)CN105099061A，名稱“自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帆板驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”)中所述的密可控自驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸得以實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。所述力平衡狀態(tài)下的物體上還可以包括目標(biāo)主體姿態(tài)及位置檢測(cè)傳感器和結(jié)構(gòu)體位置檢測(cè)傳感器等，傳感器的安裝位置和數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要做調(diào)整。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種上述的力平衡狀態(tài)下的物體的振動(dòng)控制與姿態(tài)調(diào)整方法，包括如下任一個(gè)或任多個(gè)步驟：

-傳遞路徑上的振動(dòng)控制步驟，記為控制策略1；

-基于變剛度阻尼特性的動(dòng)力吸振步驟，記為控制策略2；

-輔助調(diào)整姿態(tài)步驟，記為控制策略3。

所述傳遞路徑上的振動(dòng)控制步驟，包括：

步驟1：判斷檢測(cè)到的干擾是否為因激勵(lì)而引起的結(jié)構(gòu)體振動(dòng)；

若是，則接下來執(zhí)行步驟2；

若否，則接下來執(zhí)行所述基于變剛度阻尼特性的動(dòng)力吸振步驟；

步驟2：判斷結(jié)構(gòu)體振動(dòng)的強(qiáng)度是否超出設(shè)定的承受范圍；

若是，則控制可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件解除對(duì)所連接結(jié)構(gòu)體位置的鎖定，進(jìn)行主動(dòng)卸載，流程結(jié)束；

若否，則接下來執(zhí)行步驟3；

步驟3：控制可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件產(chǎn)生相對(duì)于結(jié)構(gòu)體振動(dòng)同頻反向的運(yùn)動(dòng)，從而抑制振動(dòng)。

優(yōu)選地，所述基于變剛度阻尼特性的動(dòng)力吸振步驟，包括：

步驟A：判斷檢測(cè)到的干擾是否為目標(biāo)主體受外界激勵(lì)或者內(nèi)部激勵(lì)而產(chǎn)生的自身振動(dòng)；

若是，則接下來執(zhí)行步驟B；

若否，則接下來執(zhí)行所述傳遞路徑上的振動(dòng)控制步驟；

步驟B：判斷結(jié)構(gòu)體組件的固有頻率是否在振動(dòng)的頻段內(nèi)；

若是，則通過結(jié)構(gòu)體組件產(chǎn)生共振耗能，從而吸收目標(biāo)主體的振動(dòng)，流程結(jié)束；

若否，則改變可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件的剛度和阻尼，使結(jié)構(gòu)體組件的固有頻率與目標(biāo)主體的振動(dòng)頻率一致，進(jìn)而進(jìn)行動(dòng)力吸振。

所述輔助調(diào)整姿態(tài)步驟，包括：

步驟I：當(dāng)目標(biāo)主體需要進(jìn)行輔助調(diào)整姿態(tài)，且目標(biāo)主體和結(jié)構(gòu)體組件均滿足設(shè)定的輔助調(diào)整姿態(tài)的位置條件時(shí)，控制可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件對(duì)結(jié)構(gòu)體執(zhí)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)主體的輔助調(diào)整姿態(tài)。

通過控制可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件對(duì)結(jié)構(gòu)體執(zhí)行驅(qū)動(dòng)，使得可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件輸出往復(fù)的驅(qū)動(dòng)扭矩，進(jìn)而驅(qū)使可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件兩側(cè)連接的結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生往復(fù)的擺動(dòng)，進(jìn)而與結(jié)構(gòu)體相連的目標(biāo)主體產(chǎn)生往復(fù)的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的調(diào)整。在可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件輸出的往復(fù)的驅(qū)動(dòng)扭矩中，包括目標(biāo)主體兩側(cè)的可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件同時(shí)輸出對(duì)稱或反向的扭矩，使得目標(biāo)主體往復(fù)平動(dòng)或者向一個(gè)方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的調(diào)整；或只有目標(biāo)主體一側(cè)的可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件輸出扭矩，使目標(biāo)主體產(chǎn)生來回的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的調(diào)整。可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件兩側(cè)連接的對(duì)象體(結(jié)構(gòu)體組件，目標(biāo)主體，或結(jié)構(gòu)體組件與目標(biāo)主體的組合)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同。

所述控制方法還包括控制結(jié)構(gòu)體組件在伸展?fàn)顟B(tài)與回收狀態(tài)之間變化；

當(dāng)結(jié)構(gòu)體組件處于伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)體陣列為平展?fàn)睿?/p>

當(dāng)結(jié)構(gòu)體組件處于回收狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)體陣列為疊合狀；

還包括控制結(jié)構(gòu)體組件繞目標(biāo)主體的轉(zhuǎn)動(dòng)，以進(jìn)行指定方向位置跟蹤；

伸展、回收以及轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作均基于可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件實(shí)現(xiàn)。

具體地，控制策略1、控制策略2、控制策略3的執(zhí)行可以通過控制中心來完成，其執(zhí)行結(jié)果也會(huì)反饋到控制中心。控制策略1、控制策略2、控制策略3不局限于適用于太空環(huán)境下的場(chǎng)合，同時(shí)適用于其他處于慣性懸浮狀態(tài)下的場(chǎng)合。

所述控制策略1的流程更具體地為：干擾產(chǎn)生之后，控制中心檢測(cè)到干擾并對(duì)干擾進(jìn)行分析，判斷干擾的類型，如果是外界激勵(lì)引起結(jié)構(gòu)體振動(dòng)，則首先對(duì)振動(dòng)的強(qiáng)度進(jìn)行判斷，如果超出可以承受的范圍，可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件解除鎖定，進(jìn)行主動(dòng)卸載；如果振動(dòng)強(qiáng)度在可以承受的范圍內(nèi)，控制中心則發(fā)出指令，使可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件產(chǎn)生同頻反向的運(yùn)動(dòng)，從而抑制振動(dòng)。

所述控制策略1的基本原理如下：外部激勵(lì)引起的結(jié)構(gòu)體振動(dòng)，必須通過可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件才能傳遞到目標(biāo)主體，在該過程中通過執(zhí)行件的主動(dòng)卸載或是同頻反向的振動(dòng)抑制，可以有效的阻斷振動(dòng)向目標(biāo)主體的進(jìn)一步傳遞，從而將振動(dòng)消除在傳遞路徑上。

所述控制策略2的流程如下：干擾產(chǎn)生之后，控制中心檢測(cè)到干擾并對(duì)干擾進(jìn)行分析，判斷干擾的類型，如果是目標(biāo)主體因受外界或者內(nèi)部激勵(lì)而產(chǎn)生的自身振動(dòng)，則首先判斷結(jié)構(gòu)體組件與可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件組合體的固有頻率是否與激勵(lì)振動(dòng)頻率一致或在激勵(lì)振動(dòng)頻段內(nèi)，如果一致或在內(nèi)，則組合體產(chǎn)生共振耗能，從而吸收目標(biāo)本體的振動(dòng)；否則，則通過控制中心發(fā)出指令，改變可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件的剛度和阻尼，使組合體的固有頻率與目標(biāo)主體結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率一致或使組合體的固有頻率位于目標(biāo)主體結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻段內(nèi)，進(jìn)而進(jìn)行動(dòng)力吸振。

所述控制策略2的基本原理如下：將目標(biāo)主體等效為質(zhì)量體M1，結(jié)構(gòu)體組件等效為質(zhì)量體M2。這樣，質(zhì)量體M1和質(zhì)量體M2就組合而成了最為典型的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。假設(shè)目標(biāo)體M1收到的激勵(lì)擾動(dòng)為F sin w₀t,在忽略系統(tǒng)阻尼的情況下，目標(biāo)體M1的振動(dòng)響應(yīng)x₁為：

$x_1=\frac{k-M_2{w_0}^2}{(K+k-M_1{w_0}^2)(k-M_2{w_0}^2)}{\mathrm{Fsinw}}_{0}t$

式中,K為目標(biāo)主體M1的等效剛度，k為組合體M2的等效剛度；F表示激勵(lì)力的幅值，w₀表示激勵(lì)力的頻率，t表示響應(yīng)時(shí)間?？梢钥闯?，當(dāng)組合體的剛度k＝M₂w₀²，目標(biāo)主體的位移響應(yīng)為零，不再產(chǎn)生振動(dòng)。

本發(fā)明通過以下方式可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，控制中心發(fā)出指令給可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件，從而改變執(zhí)行件的剛度值，進(jìn)而改變組合體M2的剛度值k。一旦，使得組合體M2的剛度值k接近或者達(dá)到M₂w₀²，則目標(biāo)主體M1的振動(dòng)將大幅衰減，甚至不再產(chǎn)生振動(dòng)。這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)于目標(biāo)主體M1的主動(dòng)動(dòng)力吸振，從而進(jìn)行目標(biāo)主體的振動(dòng)控制。從固有頻率的角度看，只要改變組合體M2的剛度值k，使得組合體M2的頻率等于或者接近激勵(lì)頻率w₀時(shí)，便能進(jìn)行吸振，使得目標(biāo)主體M1的振動(dòng)衰減。

本發(fā)明通過改變可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件的安裝位置和個(gè)數(shù)，以及結(jié)構(gòu)體的個(gè)數(shù)和物理空間位置、結(jié)構(gòu)體組件的組數(shù)和物理空間位置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)主體在多頻段、多自由度范圍內(nèi)的動(dòng)力吸振。

控制策略3的流程如下：首先判斷目標(biāo)主體是否出現(xiàn)需要進(jìn)行輔助調(diào)姿的情況，如燃料不足等，再進(jìn)一步判斷整體結(jié)構(gòu)是否處于適合進(jìn)行輔助調(diào)姿的位置，如果這些條件都滿足，控制中心發(fā)出控制指令使特定位置的變剛度執(zhí)行件執(zhí)行驅(qū)動(dòng)功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)主體的輔助調(diào)姿。

控制策略3的基本原理如下：變剛度執(zhí)行件執(zhí)行驅(qū)動(dòng)功能時(shí)，會(huì)產(chǎn)生扭矩T，根據(jù)力的作用是相互的牛頓力學(xué)定律，在執(zhí)行件一側(cè)的板受到驅(qū)動(dòng)扭矩T產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，另一側(cè)與執(zhí)行件相連的板會(huì)受到反向的同等大小的扭矩作用。這樣，當(dāng)可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件輸出往復(fù)的驅(qū)動(dòng)扭矩時(shí)，兩側(cè)的板便會(huì)產(chǎn)生往復(fù)的擺動(dòng)，與板相連的目標(biāo)主體也會(huì)產(chǎn)生往復(fù)的擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的微幅調(diào)整。

如果使得往復(fù)的驅(qū)動(dòng)力矩值發(fā)生變化，例如，去程的驅(qū)動(dòng)力矩較大，回復(fù)的驅(qū)動(dòng)力矩較小(或者相反)，根據(jù)T＝Jα，這樣來回過程中板的加速度不同；另一方面，由于兩側(cè)板的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同，與目標(biāo)主體相連接一側(cè)的板具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。加速度不同，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也不同，從而可以產(chǎn)生使目標(biāo)主體向某一方向進(jìn)行連續(xù)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)較大幅度的姿態(tài)調(diào)整。其中，T表示驅(qū)動(dòng)扭矩，J表示板狀體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，α表示角加速度。

本發(fā)明通過改變可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件的安裝位置和個(gè)數(shù)，以及板狀結(jié)構(gòu)的個(gè)數(shù)和物理空間位置、結(jié)構(gòu)體組件的組數(shù)和物理空間位置，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)主體姿態(tài)的平動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制。

進(jìn)一步地，對(duì)目標(biāo)主體的自身振動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力吸振的方式為：控制中心檢測(cè)到目標(biāo)主體的振動(dòng)后，發(fā)出控制指令，改變可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件的剛度，具體執(zhí)行方式如下，

式中，K_e為可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件的等效剛度，i為輸入電流，N_ac為可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件中的磁極個(gè)數(shù)，N_turn為電磁鐵中線圈的匝數(shù)，B_g為可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，為等效永磁體轉(zhuǎn)子的半徑，l_e為線圈等效長(zhǎng)度，為轉(zhuǎn)角。

通過控制中心發(fā)出指令可以控制可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件的輸入電流和轉(zhuǎn)角，從而改變執(zhí)行件的剛度值，進(jìn)而改變帆結(jié)構(gòu)體陣列和可變剛度主動(dòng)執(zhí)行件組合體的剛度，從而改變組合體的固有頻率。當(dāng)組合體的固有頻率接近或者等于激勵(lì)振動(dòng)的頻率時(shí)，便進(jìn)行吸振，使目標(biāo)主體的振動(dòng)衰減。對(duì)于單一帆結(jié)構(gòu)體陣列層而言，本實(shí)施例的動(dòng)力吸振頻段是單一的；對(duì)于具有多層帆結(jié)構(gòu)體陣列的結(jié)構(gòu)而言，本實(shí)施例的動(dòng)力吸振頻段可以是多頻段的。

更進(jìn)一步地，所述控制策略1、控制策略2、控制策略3和執(zhí)行方式都是解耦的，互補(bǔ)干擾。通過執(zhí)行不同組合形式的控制策略，可以實(shí)現(xiàn)空間多自由度向上的星體振動(dòng)控制和輔助姿態(tài)調(diào)整。當(dāng)振動(dòng)只在某一方向上進(jìn)行時(shí)，或者主要在某一方向進(jìn)行時(shí)，通過控制該方向上結(jié)構(gòu)體陣列進(jìn)行振動(dòng)控制，特別地，可以通過控制該方向上不同層的結(jié)構(gòu)體陣列，進(jìn)行該方向上多頻段的振動(dòng)控制。當(dāng)振動(dòng)同時(shí)在多個(gè)方向上發(fā)生時(shí)，可以通過控制不同方向上、不同層的結(jié)構(gòu)體陣列進(jìn)行復(fù)雜形勢(shì)下的振動(dòng)控制。同樣的，對(duì)于姿態(tài)調(diào)整也是一樣的。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。