[發明專利]氣浮平面運動平臺的質量補償系統

無效

• 申請號: 201410277190.1
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104015943A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 劉楊;李宗哲;陳興林;強盛;劉啟循;李欣;陳震宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 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

技術領域

本發明屬于地面全物理仿真領域，涉及一種氣浮平面運動平臺的質量補償系統。

背景技術

隨著人們對外太空的探索，將研制的衛星置于氣浮仿真平臺進行仿真測試，以此降低研究成本，提高衛星執行任務的成功率，已經成為研制發射衛星的必要步驟。控制技術和計算機技術的發展，以及新型材料的開發運用，使得仿真平臺體積變小，剛度加大，承載能力更高。此外科學技術的進步還使得仿真平臺的控制精度以及位資精度都有了極大的提高。

如果一個質點具有沿著x軸、y軸、z軸三個直角坐標軸方向的直線移動自由度和繞這三個坐標軸的轉動自由度(即Rx，Ry，Rz)，那么就可以稱這個物體具有六個自由度。六自由度氣浮平臺是一種在其允許的工作范圍內完成任意空間運動的運動模擬器，它不僅限于空間飛行器的實驗模擬，也逐漸適用于其他各種方向，如航海時的模擬訓練以及某些高精度、高成本的實驗設備在投入使用之前的仿真測試。

在制造氣動六自由度氣浮平臺時，傳統的方法在氣浮平臺不同位置上安置噴氣氣嘴，依靠不同方向的氣嘴噴氣所產生的反作用力為氣浮臺提供平面運動的動力。為了平臺整體結構的緊湊性、氣路布線合理、增加氣體存儲量以便延長平臺運動時間等因素，通常會將一部分氣瓶安置于上平臺臺面上或懸掛于上平臺臺面下方。在進行運動模擬仿真實驗時，由于高壓儲氣瓶隨著噴氣泄壓壓力的降低，氣瓶整體質量將產生變化，如果將氣瓶設置在上臺面上，氣體重量的變化將引起上臺面負載質量的變化，影響質量配平進而影響仿真試驗的效果。

發明內容

為了解決安置于上平臺的氣瓶中高壓氣體重量變化會引起上臺面負載質量的變化，進而影響仿真試驗的問題，本發明提供了一種氣浮平面運動平臺的質量補償系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種氣浮平面運動平臺的質量補償系統，由1號儲水腔、2號儲水腔、水泵以及傳輸管道組成，1號儲水腔懸掛于六自由度氣浮臺上平臺下端，2號儲水腔安置于六自由度氣浮臺下平臺上，1號儲水腔與2號儲水腔通過傳輸管道與水泵相連。

采用本發明提供的質量補償系統并不改變常用氣瓶安置結構，儲氣氣瓶仍固定于氣浮臺上臺面，配重液體(這里采用水)從2號儲水腔通過該傳輸管道隨時導通到上臺面1號儲水腔。采用這種動態水路的傳輸方式，消除了氣體質量變化對仿真試驗的影響。

安置于上平臺的各氣瓶互相聯通，且在出氣口安裝有高精度壓力表，根據理想氣體狀態方程：

P·V＝n·R·T，

其中，P是指理想氣體的壓強，V為理想氣體的體積，n表示氣體物質的量，而T則表示理想氣體的熱力學溫度，R是一個常量，為理想氣體常數。

從上式可看出，如果能實時計算出上平臺氣瓶內部氣壓變化情況，就可相應得到氣瓶內部所儲氣體變化的物質的量，進而可以得到氣瓶內部因噴氣而減少的氣體質量m。

水泵工作時質量流量已知，假定為q，根據液體質量流量公式，在時間t內，所抽水質量m’為m’＝q·t，因此控制水泵工作時間即可控制一定質量的液體從2號儲水腔到達1號儲水腔，如果令m’＝m，就可起到補充上平臺氣體質量損失的作用。

本發明采用兩個儲水腔動態補給的方式，測量得到氣瓶中損失的氣體質量后將同等質量的配重液體靠水泵抽取至上平臺儲水腔。本發明保證了載物平臺的質量穩定性，大大提高了仿真實驗精度與可行性。

附圖說明

圖1為氣浮平面運動平臺的質量補償系統原理示意圖：

圖中，1：上平臺，2：下平臺，3：儲氣氣瓶，4：噴氣氣嘴，5：1號儲水腔，6：水泵，7：2號儲水腔。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限如此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。

本發明提供了一種氣浮平面運動平臺的質量補償系統，所述六自由度氣浮實驗平臺有上平臺1與下平臺2(基座).上平臺1一般安裝有慣性測量單元、傳感器、工控機等控制設備，噴氣氣嘴，氣瓶及氣路導線等設備：下平臺2一般安裝有氣足及其他輔助設備，起到固定作用。

如圖1所示，將2號儲水腔7安置于六自由度氣浮臺下平臺2上，將1號儲水腔5懸掛于六自由度氣浮臺上平臺1下端，兩者通過傳輸管道相連接，且水泵6提供動力將配重液體抽取到上平臺1儲水腔高度。

上平臺1各氣瓶互相聯通，且在總出氣口安裝有高精度壓力表，用于測量瓶內壓力變化。

根據理想氣體狀態方程P·V＝n·R·T，可測算出一定時間內瓶內高壓氣體減少的物質的量。