[發(fā)明專利]異體同構(gòu)、剛度阻尼閉環(huán)反饋控制的弱撞擊式對接系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210489374.5
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102923318A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志;張崇峰;邵濟(jì)明;鄭云青;王衛(wèi)軍;鄒懷武
• 申請（專利權(quán)）人: 上海宇航系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種異體同構(gòu)、剛度阻尼閉環(huán)反饋控制的弱撞擊式對接系統(tǒng)，其特征在于，主動(dòng)對接機(jī)構(gòu)安裝在追蹤航天器上，被動(dòng)對接機(jī)構(gòu)安裝在目標(biāo)航天器上，所述主動(dòng)對接機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括：主動(dòng)對接環(huán)、捕獲裝置、對接框體、直線驅(qū)動(dòng)裝置、剛性連接裝置和閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，其中，

主動(dòng)對接環(huán)：用于該追蹤航天器和所述目標(biāo)航天器的對接環(huán)的導(dǎo)向?qū)?zhǔn)；

捕獲裝置：用于相互靠近的航天器實(shí)現(xiàn)柔性連接；

若干個(gè)直線驅(qū)動(dòng)裝置：每個(gè)直線驅(qū)動(dòng)裝置的一端活動(dòng)連接于對接環(huán)，其另外一端活動(dòng)連接于對接框體，其若干個(gè)直線驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步至少包括伸縮機(jī)構(gòu)、光電編碼器和電機(jī)，伸縮機(jī)構(gòu)與電機(jī)同步連動(dòng)，每個(gè)直線驅(qū)動(dòng)裝置通過各自的光電編碼器測量其位置信息；

閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)：所述對接環(huán)在初始條件下接觸產(chǎn)生相互作用，追蹤航天器的對接環(huán)上產(chǎn)生位置和姿態(tài)偏差，閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的采集器通過采集到該些光電編碼器中的信號，計(jì)算出直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的長度，后計(jì)算出對接環(huán)位姿和運(yùn)動(dòng)速度，以確定主動(dòng)對接環(huán)所需要的緩沖阻尼數(shù)據(jù)，再通過安裝在直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)反作用力，以驅(qū)動(dòng)對接環(huán)進(jìn)行捕獲和緩沖；

剛性連接裝置：用于兩航天器剛性連接和對接通道的形成。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述捕獲裝置為安裝在對接環(huán)上的電磁吸合盤。

3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述捕獲裝置采用對接環(huán)三個(gè)導(dǎo)向板上的捕獲裝置來實(shí)現(xiàn)捕獲。

4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，伸縮機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括內(nèi)伸縮筒筒和滾珠絲杠，滾珠絲杠與電機(jī)的輸出輸相連，并且，滾珠絲杠與電動(dòng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠與內(nèi)伸縮筒呈同軸延伸。

5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括滾珠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有多個(gè)軸承滾珠，并位于絲杠和絲杠螺母上的螺旋狀凹槽內(nèi)，而內(nèi)伸縮筒與外筒之間的轉(zhuǎn)動(dòng)通過限位塊進(jìn)行限制，當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，絲杠螺母則在絲杠的帶動(dòng)下，以絲杠為基準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，絲杠螺母帶動(dòng)內(nèi)伸縮筒以外筒為基準(zhǔn)做直線伸縮運(yùn)動(dòng)，而內(nèi)伸縮筒相對外筒的運(yùn)動(dòng)方向取決于絲杠的旋轉(zhuǎn)方向。

6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，電機(jī)為雙向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，或者，電機(jī)為兩個(gè)，并在絲杠與電機(jī)之間設(shè)置一個(gè)行星減速機(jī)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求1或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)還包括：

微分器模塊：用于接收采集器根據(jù)各個(gè)光電編碼器的信號轉(zhuǎn)換出來對應(yīng)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的長度信息，生成每個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度；

對接環(huán)位姿處理模塊：用于接收直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的長度和速度信號，計(jì)算對接環(huán)質(zhì)心C的位置、姿態(tài)和速率，并生成表示這些位置、姿態(tài)和速率的各種輸出信號，并將這些信號傳送給等效阻尼運(yùn)算模塊；

等效阻尼運(yùn)算模塊：連接對接環(huán)位姿處理模塊，用于根據(jù)預(yù)置的緩沖控制率來計(jì)算對接環(huán)所需要的6個(gè)力和力矩（Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz）；

反解模塊：用于進(jìn)行矩陣運(yùn)算，求解對接環(huán)的阻力和阻力矩，轉(zhuǎn)化為該些個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸向力；

供電解算模塊：根據(jù)該些個(gè)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸向力，計(jì)算輸出每個(gè)電機(jī)所需的供電電壓和電流。

8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述直線驅(qū)動(dòng)裝置為6個(gè)或8個(gè)。