[發(fā)明專利]空間任務地面運動再現(xiàn)跨尺度驗證平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710422248.0
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107244431B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 賈英民;賈嬌;孫施浩;李浩
• 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.空間任務地面運動再現(xiàn)跨尺度驗證平臺，其特征是：平臺由實驗航天器系統(tǒng)、吊絲主動補償系統(tǒng)、磁懸浮系統(tǒng)、自由基座系統(tǒng)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和監(jiān)控中心組成，通過結合可粗補償?shù)牡踅z主動補償系統(tǒng)與可細補償?shù)拇艖腋∠到y(tǒng)構成重力補償系統(tǒng)，提供實驗航天器高精度的微重力環(huán)境，通過自由基座系統(tǒng)和重力補償系統(tǒng)相結合實現(xiàn)實驗航天器系統(tǒng)與微重力環(huán)境的同步運動，提供實驗航天器系統(tǒng)不受時間和空間約束的運動微重力環(huán)境；

所述實驗航天器系統(tǒng)包括模擬航天器和模擬航天器位姿測量單元；其中，模擬航天器在地面微重力環(huán)境中根據(jù)比例變換再現(xiàn)航天器空間的運動情況，模擬航天器位姿測量單元將運動狀態(tài)信息反饋給自由基座系統(tǒng)、吊絲主動補償系統(tǒng)及磁懸浮系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度移動微重力環(huán)境構建；

所述吊絲主動補償系統(tǒng)包括吊絲綜合機電模塊、吊絲主動補償控制單元、吊絲位移張力測量單元；其中，吊絲綜合機電模塊由水平運動機構、垂向運動機構和無約束懸掛機構組成，吊絲主動補償控制單元由伺服電機、驅(qū)動器和運動控制卡組成，吊絲位移張力測量單元由二維傾角傳感器、吊絲張力傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和無線通訊卡組成；模擬航天器通過無約束懸掛機構與吊絲主動補償系統(tǒng)相連，運動控制卡根據(jù)模擬航天器位姿測量單元量測得到的模擬航天器運動信息，以及吊絲位移張力測量單元量測得到的吊絲擺角和張力信息，通過驅(qū)動器控制伺服電機運轉(zhuǎn)，使吊絲懸掛點跟隨模擬航天器的三維空間運動，補償模擬航天器重力。

2.根據(jù)權利要求1所述的空間任務地面運動再現(xiàn)跨尺度驗證平臺，其特征是：所述自由基座系統(tǒng)包括自由基座模塊、基座運動控制單元和基座全局定位單元；其中，自由基座模塊由基座本體支撐機構和驅(qū)動與轉(zhuǎn)向機構組成，基座運動控制單元由伺服電機、驅(qū)動器和運動控制卡組成，基座全局定位單元由紅外測距傳感器、視覺傳感器、光電編碼器、數(shù)據(jù)采集卡和無線通訊卡組成；運動控制卡根據(jù)模擬航天器軌道運動所需的期望位置與速度，以及全局定位單元各傳感器融合量測得到的自由基座運動狀態(tài)反饋信息，通過驅(qū)動器控制伺服電機運轉(zhuǎn)，使自由基座跟蹤期望軌跡，實現(xiàn)模擬微重力環(huán)境與模擬航天器的同步運動。

3.根據(jù)權利要求2所述的空間任務地面運動再現(xiàn)跨尺度驗證平臺，其特征是：所述磁懸浮系統(tǒng)包括磁懸浮模塊、磁懸浮控制單元、磁場強度測量單元；其中，磁懸浮模塊由磁浮定子部分和磁浮動子部分組成，磁懸浮控制單元由微處理器、功率放大器和電流調(diào)節(jié)器組成，磁場強度測量單元由磁感測量儀和漏磁檢測儀組成；磁浮定子部分固定于自由基座系統(tǒng)的基座本體支撐機構上，磁浮動子部分安裝于模擬航天器內(nèi)部，磁懸浮控制單元根據(jù)模擬航天器位姿測量單元量測得到的模擬航天器運動信息、吊絲主動補償系統(tǒng)中吊絲位移張力測量單元量測得計算到的重力粗補償?shù)钠睿约按艌鰪姸葴y量單元量測得到的磁感強度信息，通過功率放大器和電流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)線圈電流強度，使模擬航天器內(nèi)的磁浮動子所受磁力補償重力，提供高精度的微重力環(huán)境。

4.根據(jù)權利要求3所述的空間任務地面運動再現(xiàn)跨尺度驗證平臺，其特征是：磁浮定子部分含線圈、PCB工藝制板和磁場屏蔽件，磁浮動子部分含永磁陣列、永磁塊安裝板和磁場屏蔽件。