[發(fā)明專利]多星懸吊式微重力模擬系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109515769B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 霍明英;周芮;齊乃明;范子琛;于澤;徐嵩;劉延芳
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 高倩

多星懸吊式微重力模擬系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有懸吊法在多星模擬時容易產(chǎn)生干涉的問題，能夠適用于多星模擬交錯運(yùn)動的環(huán)境。本發(fā)明包括平板、桁架、多個伺服懸吊式微重力模擬器；每個伺服懸吊式微重力模擬器包括：矢量主動跟隨平臺、氣浮被動跟隨平臺、升降機(jī)構(gòu)和微重力模擬器；矢量主動跟隨平臺可在平板的下表面移動，氣浮被動跟隨平臺設(shè)置在矢量主動跟隨平臺上；升降機(jī)構(gòu)固定在氣浮被動跟隨平臺上，升降機(jī)構(gòu)的自由伸縮端連接微重力模擬器；矢量主動跟隨平臺根據(jù)微重力模擬器位置，帶動氣浮被動跟隨平臺運(yùn)動至該位置，氣浮被動跟隨平臺保證升降機(jī)構(gòu)位于矢量主動跟隨平臺的中心位置，且使升降機(jī)構(gòu)的自由伸縮端鉛垂，實(shí)現(xiàn)微重力模擬器位置的精確位置跟隨。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微重力模擬系統(tǒng)，特別涉及一種多星懸吊式微重力模擬系統(tǒng)，屬于模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星在軍事方面的作用越來越重要，用途涵蓋圖像攝像、導(dǎo)航定位、導(dǎo)彈預(yù)警、軍用通信和電子竊聽等。為確保能夠打贏未來高技術(shù)戰(zhàn)爭，衛(wèi)星的高可靠性是尤為重要的，因此，在地面上進(jìn)行合理的高相似度的模擬實(shí)驗(yàn)對提高衛(wèi)星可靠性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于衛(wèi)星發(fā)射的成本較高，試驗(yàn)失敗損失較大，這就要求在地面上對衛(wèi)星的機(jī)動能力及有效載荷進(jìn)行多次模擬試驗(yàn)，以免考慮不周，任務(wù)失敗。

隨著空間應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，由單一航天器完成飛行任務(wù)的應(yīng)用模式已經(jīng)不能滿足越來越復(fù)雜的空間任務(wù)的要求。很多空間任務(wù)更是從測量原理上要求多個航天器協(xié)同工作，從不同位置、多個角度來同時獲得信息，因此有必要開展大規(guī)模星群智能協(xié)同控制的研究。智能協(xié)同算法的有效性需要進(jìn)行驗(yàn)證，單純的計算機(jī)建模仿真需要建立復(fù)雜的動力學(xué)模型，無法完全考慮到現(xiàn)實(shí)的各種情況，因此有必要構(gòu)建全自由度地面模擬與試驗(yàn)系統(tǒng)。另外，太空中是微重力環(huán)境，因此需要能夠進(jìn)行動力學(xué)仿真的多星模擬系統(tǒng)具有高精度

目前，地面上進(jìn)行微重力模擬試驗(yàn)的系統(tǒng)多采用托舉式和懸吊方案。

由于托舉式微重力模擬系統(tǒng)在z軸方向的運(yùn)動不靈活，無法滿足大范圍的模擬運(yùn)動的任務(wù)需要。而懸吊法可進(jìn)行三維微重力模擬，結(jié)構(gòu)相對簡單，易于實(shí)現(xiàn)，模擬時間不受限制，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是微重力模擬精度不高，支撐繩索的桁架機(jī)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，繩索運(yùn)動時所受摩擦力大，嚴(yán)重影響試驗(yàn)精度，多星模擬懸吊法易產(chǎn)生干涉。另外，由于仿真衛(wèi)星數(shù)量多、機(jī)動范圍大，現(xiàn)有的桁架系統(tǒng)無法應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有懸吊法在實(shí)現(xiàn)多星模擬時容易產(chǎn)生干涉的問題，本發(fā)明提供一種能夠適用于多星模擬交錯運(yùn)動的環(huán)境的多星懸吊式微重力模擬系統(tǒng)。

本發(fā)明的多星懸吊式微重力模擬系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：平板1、桁架2、多個伺服懸吊式微重力模擬器3和全局測量系統(tǒng)；

每個伺服懸吊式微重力模擬器3包括矢量主動跟隨平臺、氣浮被動跟隨平臺32、升降機(jī)構(gòu)和微重力模擬器；

平板1設(shè)置在桁架2上，桁架2用于支撐平板1，矢量主動跟隨平臺倒置在平板1的下表面，矢量主動跟隨平臺可在平板1的下表面移動，氣浮被動跟隨平臺32設(shè)置在矢量主動跟隨平臺上；

升降機(jī)構(gòu)固定在氣浮被動跟隨平臺32上，升降機(jī)構(gòu)的自由伸縮端與微重力模擬器連接；

全局測量系統(tǒng)，用于實(shí)時測量微重力模擬器的位置；

矢量主動跟隨平臺，用于根據(jù)全局測量系統(tǒng)測量的微重力模擬器位置，帶動氣浮被動跟隨平臺32運(yùn)動至該位置，實(shí)現(xiàn)微重力模擬器位置的初步跟隨；

氣浮被動跟隨平臺32，用于根據(jù)矢量主動跟隨平臺的位置，帶動微重力模擬器運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)微重力模擬器位置的精確位置跟隨；

所述氣浮被動跟隨平臺32在實(shí)現(xiàn)微重力模擬器位置的精確位置跟隨時，保證升降機(jī)構(gòu)位于矢量主動跟隨平臺的中心位置，且使升降機(jī)構(gòu)的自由伸縮端鉛垂。

優(yōu)選的是，所述平板1為鐵基平板，所述矢量主動跟隨平臺包括驅(qū)動裝置311、麥克納姆平移小車312和電磁吸附裝置313；