[發(fā)明專利]適用于衛(wèi)星地面仿真的組合式三維微重力模擬系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210123592.0
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114148554B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王常虹;夏紅偉;馬廣程;李莉;李同順;朱文山
• 申請（專利權(quán)）人: 伸瑞科技（北京）有限公司;哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 北京智燃律師事務(wù)所 11864
• 代理人: 柴琳琳

1.一種適用于衛(wèi)星地面仿真的組合式三維微重力模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括：垂向氣浮微重力模擬單元、懸掛微重力模擬單元和光滑平臺；

所述垂向氣浮微重力模擬單元包括垂向氣缸，所述垂向氣缸通過水平氣足懸浮在所述光滑平臺上方并在水平方向上運動，通過調(diào)整所述垂向氣缸內(nèi)的氣體壓強平衡固定在所述垂向氣缸頂部的模擬飛行器的一部分重力；

所述懸掛微重力模擬單元包括二維移動平臺、懸線、Z軸伺服電機、拉力傳感器、定位裝置和第一控制器，所述二維移動平臺架設(shè)在所述光滑平臺上方，所述二維移動平臺可在水平方向上移動，設(shè)置在二維移動平臺上的所述Z軸伺服電機通過所述懸線與所述模擬飛行器連接，所述定位裝置用于測量所述模擬飛行器的位置，所述拉力傳感器用于測量所述懸線的拉力；所述第一控制器用于根據(jù)所述定位裝置測量到的所述模擬飛行器的位置，控制所述二維移動平臺跟隨所述模擬飛行器移動，以使所述懸線保持豎直，以及根據(jù)所述拉力傳感器測量到的所述懸線的拉力，控制所述Z軸伺服電機收起或釋放所述懸線，以平衡所述模擬飛行器的一部分重力；

所述第一控制器還用于：

獲取所述模擬飛行器的噴氣口大小、噴氣壓強和噴氣推力，確定所述模擬飛行器受到的擾動力；

根據(jù)所述模擬飛行器受到的擾動力，通過所述Z軸伺服電機調(diào)整所述懸線的拉力，以平衡所述模擬飛行器受到的擾動力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制器還用于獲取所述模擬飛行器消耗的噴氣質(zhì)量，根據(jù)所述模擬飛行器消耗的噴氣質(zhì)量和所述懸線的拉力，控制所述Z軸伺服電機調(diào)整所述懸線的拉力。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述垂向氣浮微重力模擬單元還包括光柵尺，用于測量所述垂向氣缸在垂直方向的高度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制器還用于：

當檢測到所述垂向氣缸向外排氣時，基于所述光柵尺測量的所述垂向氣缸在垂直方向的高度，以及預(yù)先測量的垂向氣缸高度與氣浮擾動力的對應(yīng)關(guān)系表，確定所述垂向氣缸當前受到的氣浮擾動力；

根據(jù)所述當前受到的氣浮擾動力，通過所述Z軸伺服電機調(diào)整所述懸線的拉力，以平衡所述垂向氣缸當前受到的氣浮擾動力。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述垂向氣缸包括氣缸、電磁調(diào)節(jié)閥、高壓氣瓶、通氣管道、壓力傳感器和第二控制器；

所述高壓氣瓶的出氣口通過所述通氣管道與所述氣缸的進氣口連通，所述氣缸的出氣口和進氣口分別安裝有電磁調(diào)節(jié)閥；

所述壓力傳感器用于測量所述氣缸內(nèi)的壓強；

所述第二控制器用于根據(jù)所述模擬飛行器的運動狀態(tài)和所述壓力傳感器測量到的壓強，控制所述電磁調(diào)節(jié)閥的開閉，以增加或減少所述氣缸內(nèi)的氣體。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁調(diào)節(jié)閥包括粗調(diào)節(jié)閥和細調(diào)節(jié)閥；

所述第二控制器具體用于：根據(jù)所述模擬飛行器的運動狀態(tài)和所述壓力傳感器測量到的壓強，確定所述氣缸的進氣量或出氣量；若進氣量或出氣量大于預(yù)設(shè)閾值，則通過粗調(diào)節(jié)閥調(diào)整所述氣缸內(nèi)的氣體量，否則通過細調(diào)節(jié)閥調(diào)整所述氣缸內(nèi)的氣體量。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制器具體用于：根據(jù)所述模擬飛行器的運動狀態(tài)和所述壓力傳感器測量到的壓強，采用雙閥分段施密斯預(yù)估控制算法確定所述氣缸的進氣量或出氣量。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制器還用于：獲取所述模擬飛行器消耗的噴氣質(zhì)量，根據(jù)所述模擬飛行器消耗的噴氣質(zhì)量，調(diào)整所述氣缸內(nèi)的氣體量。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述懸掛微重力模擬單元還包括X軸直線滑軌、Y軸直線滑軌、X軸伺服電機和Y軸伺服電機；

所述光滑平臺上設(shè)置有支撐架，所述支撐架兩側(cè)安裝有平行設(shè)置的X軸直線滑軌，X軸直線滑軌之間安裝有平行設(shè)置的Y軸直線滑軌，通過X軸伺服電機驅(qū)動Y軸直線滑軌沿X軸直線滑軌移動，所述二維移動平臺安裝在Y軸直線滑軌之間，通過Y軸伺服電機驅(qū)動所述二維移動平臺沿Y軸直線滑軌移動。