Page 197 - 《振动工程学报》2026年第2期

第 2 期 李 青，等：空间站超静主动隔振技术 513

频率。由时域结果计算可知，隔振单元上平台三个 可以提供被动隔振能力，隔离基座高频微振动的影
−5
方向的加速度水平（时域均方根）小于 1.2×10 g。 响，但同时会放大隔振单元基频处的微振动扰动。在

X方向 Y方向 Z方向 被动隔振的基础上，采用主动控制能够进一步抑制
10 −5 基频附近频段内低频微振动的扰动，实现对安装基
幅值谱 / g 10 −7 座微振动的宽频带抑制，隔振起始频率低至 0.1 Hz。

所示。经过主动控制，隔
地面试验结果如表
2
10 −9 振单元上平台载荷 X、Y 和 Z 三个方向上的加速度
10 −1 10 0 10 1 10 2 （时域均方根）相比于安装基座分别实现了 94.6%、
×10 −5 频率 / s
94.5% 和 95.2% 的振动衰减率。试验结果表明，所开
5
加速度 / g 0 发的主动隔振单元能够有效衰减基座微振动扰动，
在宽频带范围内保证上平台载荷的超静环境。
−5

0 5 10 15 20 表 2 主动隔振单元地面试验结果
时间 / s
Tab. 2 Ground test results of active vibration isolation

图 14 主动隔振控制结果
加速度均方根值/g
方向 衰减率
Fig. 14 Active vibration isolation control results
基座 被动隔振 主动隔振
图 15 给出了 X 方向和 Z 方向上隔振单元安装 X方向 2.2×10 −4 2.6×10 −5 1.2×10 −5 94.6%
基座加速度与主动隔振前、后上平台加速度的时域 Y方向 2.0×10 −4 2.7×10 −5 1.1×10 −5 94.5%
Z方向 1.7×10 −4 2.8×10 −5 8.1×10 −6 95.2%
和频域对比结果。由频域结果分析可知，基座与上

平台之间连接低刚度弹簧在进行约束限位的同时还
4.2 空间站试验结果
基座加速度 主动隔振前上平台加速度

主动隔振后上平台加速度
月
所研制的超静主动隔振单元于
年
日
10
2022
31
10 −2 随梦天实验舱发射入轨，目前已由航天员解锁释放，
幅值谱 / g 10 −5 在空间站舱内稳定运行，为光钟参考腔提供良好的
10 −10 −1 2 微振动环境。经过开环测试可知，由于空间站内环
10 10 0 10 1 10 境温度稳定，加速度传感器低频漂移现象减弱，因
×10 −3 频率 / Hz 此，相比于地面试验，在空间站试验中增大了主动控
2 制增益。以下给出空间站中主动隔振单元测试结果。
加速度 / g 0 图 16 为主动控制时隔振单元上平台 3 个线自由
−2 度加速度的时域和频域分析结果。由加速度幅值谱
0 5 10 15 20 分析可知，经过主动控制，在 0.1~100 Hz 频带范围内，
时间 / s
−6
(a) X方向 隔振单元上平台三个方向的峰值加速度为 6.0×10 g，
(a) X direction
峰值频率为 25 Hz。由时域结果计算可知，在空间站
10 −2
复杂微振动环境中，隔振单元上平台在三个方向能
幅值谱 / g 10 −5 实现优于 17 10 g（时域均方根）的加速度水平。
−5
图
给出了
方向上隔振单元安装基
方向和
X
Z
10 −10 座加速度与主动隔振前、后上平台加速度的时域和
10 −1 10 0 10 1 10 2
×10 −3 频率 / Hz 频域对比结果。由试验结果可以看出，与地面试验
2 一致，被动隔振能够有效隔离基座的高频微振动，但
加速度 / g 0 对低频微振动的抑制能力有限，甚至会对基频附近
−2 频段扰动有所放大。采用主动控制可有效抑制低频
0 5 10 15 20 微振动扰动影响，实现低至 0.1 Hz 的起始隔振频率。
时间 / s 对比图 17 和 15 可以看出，相比于地面试验，空
(b) Z方向
(b) Z direction 间站试验中隔振单元安装基座在 25 Hz 处存在较为

明显的谐波扰动。根据分析可知，25 Hz 处加速度峰
图 15 基座加速度与上平台加速度对比
值为空间站中周期性运动部件诱发的谐波扰动，在
Fig. 15 Acceleration comparison between base and upper
platform 三个方向上均存在扰动分量。由于主动隔振控制带