[發明專利]一種無約束懸掛式主動重力補償系統設計方法

有效

• 申請號: 201310466806.5
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103482089A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 賈英民;孫施浩;賈嬌
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種無約束懸掛式主動重力補償系統設計方法，其特征是：系統由無約束連接模塊、水平隨動模塊、豎直恒張力懸掛模塊及控制模塊組成，用以提供地面試驗航天器近似無約束六自由度運動的微重力環境。?

2.根據權利1要求所述的一種無約束懸掛式主動重力補償系統設計方法，其特征是：所述無約束連接模塊包括連接套、外裝框、施力件和低摩擦軸承，外裝框通過連接套和低摩擦推力球軸承與懸掛吊絲相連，外裝框通過施力件和低摩擦深溝球軸承與被補償航天器相連，使航天器在外裝框內繞質心做近似無約束滾動和俯仰的姿態調整運動，航天器與外裝框一起繞航天器質心做近似無約束偏航的姿態調整運動。?

3.根據權利1要求所述的一種無約束懸掛式主動重力補償系統設計方法，其特征是：所述水平隨動模塊包括伺服電機、導軌、同步帶、二維傾角傳感器、移動天車和支撐框架，其中，倒L型支撐框架底部通過固定座固定在地面，倒L型支撐框架頂部安裝兩根可調整水平位置的連接板，X方向的兩根直線導軌安裝在連接板上，Y方向的兩根直線導軌安裝在X方向直線導軌滑塊表面上，移動天車安裝在Y方向直線導軌上的滑塊表面上，通過調整連接板使移動天車表面處于水平狀態，移動天車與豎直恒張力懸掛模塊相固連，兩個伺服電機通過同步帶連接可分別帶動移動天車和豎直恒張力懸掛模塊沿X、Y方向做往復運動，兩個對稱安裝的二維傾角傳感器同時測量航天器運動過程中懸掛吊絲偏離豎直方向的兩個夾角，將測量數據融合輸送給控制模塊，通過控制伺服電機運行加速度使航天器運動過程中懸掛吊絲處于豎直狀態，保證懸掛吊絲對航天器不產生水平方向干擾力。?

4.根據權利1要求所述的一種無約束懸掛式主動重力補償系統設計方法，其特征是：所述豎直恒張力懸掛模塊包括力矩電機、齒輪齒條、懸掛吊絲和S型張力傳感器，其中，懸掛吊絲一端與齒條固連，另一端與無約束連接模塊中的連接套固連，力矩電機通過齒輪連接可驅動齒條、懸掛吊絲和無約束連接模塊在豎直方向上做往復運動，S型張力傳感器測量航天器運動過程中懸掛吊絲的張力，將測量數據輸送給控制模塊，通過控制力矩電機運行加速度使航天器運動過程中懸掛吊絲的張力等于航天器和無約束連接模塊所受重力之和，保證航天器運動過程中懸掛吊絲的張力始終恒定。?

5.根據權利1要求所述的一種無約束懸掛式主動重力補償系統設計方法，其特征是：所述控制模塊包括采集卡、驅動器和運動控制卡，其中，采集卡采集S型張力傳感器和二維傾角傳感器的測量數據作為運動控制器的反饋輸入，同時采集卡采集航天器本身運動狀態數據（由航天器內裝傳感器提供）作為運動控制器的前饋輸入，經運動控制卡解算和驅動器電流輸出使力矩電機和伺服電機達到期望運轉速度和加速度，實現航天器運動過程中的懸掛吊絲張力恒定，偏角為零的控制目標。?

6.根據權利1要求所述的一種無約束懸掛式主動重力補償系統設計方法，其特征是：該系統的工作步驟如下：?

(A)通過水平調整連接板調節移動天車的水平度，使移動天車處于水平狀態；?

(B)將航天器通過施力件與外裝框相連，調整施力件與航天器連接位置使施力件對航天器的作用力通過航天器質心以達到航天器繞質心轉動的隨遇平衡狀態；?

(C)打開采集卡和傳感器電源，記錄航天器初始靜止時S型張力傳感器和二維傾角傳感器的測量輸出，將測量值作為控制模塊運行的期望值；?

(D)打開所有電源，啟動系統，航天器在自身控制系統作用下在地面實驗室環境中完成任務需求的姿態調整和軌道機動，懸掛主動重力補償系統在航天器運動過程中通過懸掛吊絲補償航天器所受到的重力，實現地面再現航天器空間微重力環境下的運動。?