一种基于无线传输的三自由度空间模拟器制造技术

一种基于无线传输的三自由度空间模拟器，属于航空航天领域模拟设备领域。为了解决空间仿真试验设备中干扰较大的问题。所述模拟器包括两自由度平动部分和单自由度旋转部分，所述模拟器的支撑面之间采用高压气瓶利用气浮原理设计，两自由度平动部分通过气浮导轨、气浮槽、X轴光栅尺和Y轴光栅尺实现水平XY方向的水平运动，单自由度旋转部分通过旋转轴、反作用飞轮和圆光栅尺实现360°顺逆时针方向的运动，所述模拟器还包括三个通信控制器，分别采集X轴方向、Y轴方向和旋转轴方向的位置信息，同时还用于驱动模拟器的喷嘴进行喷气。所述三个通信控制器通过无线模块与上位机进行通讯。它用于航空航天实验模拟外太空微重力和微干扰环境。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于无线传输的三自由度空间模拟器，属于航空航天领域模拟设备领域。为了解决空间仿真试验设备中干扰较大的问题。所述模拟器包括两自由度平动部分和单自由度旋转部分，所述模拟器的支撑面之间采用高压气瓶利用气浮原理设计，两自由度平动部分通过气浮导轨、气浮槽、X轴光栅尺和Y轴光栅尺实现水平XY方向的水平运动，单自由度旋转部分通过旋转轴、反作用飞轮和圆光栅尺实现360°顺逆时针方向的运动，所述模拟器还包括三个通信控制器，分别采集X轴方向、Y轴方向和旋转轴方向的位置信息，同时还用于驱动模拟器的喷嘴进行喷气。所述三个通信控制器通过无线模块与上位机进行通讯。它用于航空航天实验模拟外太空微重力和微干扰环境。【专利说明】—种基于无线传输的三自由度空间模拟器
本专利技术涉及一种航空航天领域模拟设备，特别是一种使用于航空航天设备模拟微重力和微干扰的实验环境装置。
技术介绍
目前随着航空航天事业的蓬勃发展，航天器的不断研发，空间模拟仿真试验是在航天器发射太空之前必不可少的一环，空间模拟仿真的结果很大部分取决于空间模拟器在模拟太空微重力微干扰的性能。目前，大多数的空间模拟器采用有线传输的方式，给模拟器带来了干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决空间仿真试验设备中干扰较大的问题，本专利技术提供一种基于无线传输的三自由度空间模拟器。本专利技术的一种基于无线传输的三自由度空间模拟器，所述三自由度空间模拟器包括基座、X轴光栅尺、气浮导轨、5个高压气瓶、X轴通信控制模块、气浮横梁、下板、旋转轴通信控制模块、反作用飞轮、上板、旋转轴、3个调压阀、6个带有电磁阀的喷嘴、气浮套、Y轴光栅尺、圆光栅尺和Y轴通信控制模块；基座的顶面上设有两条互相平行的气浮槽，气浮横梁设置在基座上，气浮横梁的两端的底部分别固定有气浮导轨，且两个气浮导轨分别设置在基座的两条气浮槽内，所述气浮横梁顶部的两端分别设置一个高压气瓶，所述两个高压气瓶分别用于驱动两个浮导轨形成气浮面，X轴光栅尺设置在基座上，且与气浮槽平行对齐设置；x轴通信控制模块设置在靠近X轴光栅尺的气浮导轨上；气浮套在气浮横梁的中部，下板设置在气浮套的顶部，下板的中心位置与旋转轴的固定端固定连接，所述下板上设置有2个高压气瓶、2个调压阀、4个带电磁阀的喷嘴和Y轴通信控制模块，所述2个高压气瓶分别设置在旋转轴的两侧；且所述2个高压气瓶的出气口分别与所述2个调压阀的进气口连通；所述2个调压阀的出气口同时与所述4个带电磁阀的喷嘴的进气口连通；所述4个带电磁阀的喷嘴的位置关于下板的中心位置且均匀分布；Y轴光栅尺固定在气浮横梁上，所述Y轴光栅尺与气浮横梁的长度方向平行；旋转轴的旋转端与上板的中心位置固定连接，所述上板的底面上固定由I个高压气瓶、旋转轴通信控制模块、蓄电池、I个调压阀和2个带有电磁阀的喷嘴，所述高压气瓶的出气口与所述调压阀的进气口连通，该调压阀的出气口同时与所述2个带有电磁阀的喷嘴的进气口连通；所述2个带有电磁阀的喷嘴的位置关于上板的中心位置呈镜像对称；反作用飞轮和圆光栅尺固定在上板的顶面上，该反作用飞轮的转轴、所述圆光栅尺中心轴线和旋转轴的中心轴线均重合；X轴光栅尺的X轴检测信号输出端与X轴通信控制模块的X轴检测信号输入端连接，Y轴光栅尺的Y轴检测信号输出端与Y轴通信控制模块的Y轴检测信号输入端连接，圆光栅尺的旋转轴检测信号输出端与Y轴通信控制模块的旋转轴检测信号输入端连接；反作用飞轮的力矩速率信号输出端与旋转轴通信控制模块的力矩速率信号输入端连接；Y轴通信控制模块的喷气控制信号输出端与位于下板的4个带有电磁阀的喷嘴的喷气控制信号输入端连接，旋转轴通信控制模块的喷气控制信号输出端与位于上板的2个带有电磁阀的喷嘴的喷气控制信号输入端连接；旋转轴通信控制模块的力矩速率控制信号输出端与反作用飞轮的力矩速率控制信号输入端连接；所述三自由度空间模拟器通过无线模块与上位机进行通讯；所述X轴通信控制模块包括X轴控制器和第一无线模块；所述Y轴通信控制模块包括Y轴控制器和第二无线模块；所述旋转轴通信控制模块包括旋转轴控制器和第三无线模块；所述X轴控制器通过第一无线模块向上位机发送X轴位置数据；所述Y轴控制器通过第二无线模块向上位机发送Y轴位置数据；上位机通过第二无线模块向Y轴控制器发送喷嘴喷气控制指令；所述旋转轴控制器通过第三无线模块向上位机发送反作用飞轮的力矩速率数据；上位机通过第三无线模块向旋转轴控制器发送反作用飞轮的力矩速率控制指令和喷嘴喷气指令。本专利技术的优点在于，(I)干扰性小本专利技术通过无线模块连接上位机和空间模拟器上的通信控制模块，同时空间模拟器可以自带蓄电池和高压气瓶，使整个空间模拟器与外界无任何有形的接触。极大的减少了外界给空间仿真带来的干扰。(2)通用性强本专利技术装载能力大于100kg，且采用平面设计，满足大多数航天器仿真的需要。(3)结构简单、维护方便本专利技术的基座、气浮导轨、气浮横梁和气浮套采用大理石，性能稳定、耐腐蚀、美观大气。上下板、相关紧固件采用硬铝合金，质量轻、强度高、不易生锈。(4)精度高本专利技术采用解耦设计，便于各个自由度独立运动，平动位置控制精度优于I毫米，姿态角控制精度优于2X 10_3度。(5)扰动小本专利技术采用气浮技术，材料选用光滑度较高的大理石面和硬铝合金，摩擦力小。(6)实时性好本专利技术采用RTX处理，实现微秒级准确定时控制。【专利附图】【附图说明】图1为【具体实施方式】一所述的一种基于无线传输的三自由度空间模拟器的结构示意图。图2为图1的俯视图。图3为图1的右视图。图4为【具体实施方式】一所述的一种基于无线传输的三自由度空间模拟器的电气原理示意图。【具体实施方式】【具体实施方式】一:结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于无线传输的三自由度空间模拟器，所述三自由度空间模拟器包括基座1、X轴光栅尺2、气浮导轨3、5个高压气瓶4、X轴通信控制模块5、气浮横梁6、下板7、旋转轴通信控制模块8、反作用飞轮9、上板10、旋转轴11、3个调压阀12、6个带有电磁阀的喷嘴13、气浮套14、Y轴光栅尺15、圆光栅尺16和Y轴通信控制模块17 ；基座I的顶面上设有两条互相平行的气浮槽18，气浮横梁6设置在基座I上，气浮横梁6的两端的底部分别固定有气浮导轨3，且两个气浮导轨3分别设置在基座I的两条气浮槽内，所述气浮横梁6顶部的两端分别设置一个高压气瓶4，所述两个高压气瓶4分别用于驱动两个浮导轨3形成气浮面，X轴光栅尺2设置在基座I上，且与气浮槽平行对齐设置；X轴通信控制模块5设置在靠近X轴光栅尺2的气浮导轨3上；气浮套14在气浮横梁6的中部，下板7设置在气浮套14的顶部，下板7的中心位置与旋转轴11的固定端固定连接，所述下板7上设置有2个高压气瓶4、2个调压阀12、4个带电磁阀的喷嘴13和Y轴通信控制模块17，所述2个高压气瓶4分别设置在旋转轴11的两侧；且所述2个高压气瓶4的出气口分别与所述2个调压阀12的进气口连通；所述2个调压阀12的出气口同时与所述4个带电磁阀的喷嘴13的进气口连通；所述4个带电磁阀的喷嘴13的位置关于下板7的中心位置且均匀分布；Y轴光栅尺15固定在气浮横梁6上,所述Y轴光栅尺15与气浮横梁6的长度方向平行；旋转轴11的旋转端与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传输的三自由度空间模拟器，其特征是在于，所述三自由度空间模拟器包括基座（1）、X轴光栅尺（2）、气浮导轨（3）、5个高压气瓶（4）、X轴通信控制模块（5）、气浮横梁（6）、下板（7）、旋转轴通信控制模块（8）、反作用飞轮（9）、上板（10）、旋转轴（11）、3个调压阀（12）、6个带有电磁阀的喷嘴（13）、气浮套（14）、Y轴光栅尺（15）、圆光栅尺（16）和Y轴通信控制模块（17）；基座（1）的顶面上设有两条互相平行的气浮槽（18），气浮横梁（6）设置在基座（1）上，气浮横梁（6）的两端的底部分别固定有气浮导轨（3），且两个气浮导轨（3）分别设置在基座（1）的两条气浮槽（18）内，所述气浮横梁（6）顶部的两端分别设置一个高压气瓶（4），所述两个高压气瓶（4）分别用于驱动两个浮导轨3形成气浮面，X轴光栅尺（2）设置在基座（1）上，且与气浮槽（18）平行对齐设置；X轴通信控制模块（5）设置在靠近X轴光栅尺（2）的气浮导轨（3）上；气浮套（14）在气浮横梁（6）的中部，下板（7）设置在气浮套（14）的顶部，下板（7）的中心位置与旋转轴（11）的固定端固定连接，所述下板（7）上设置有2个高压气瓶（4）、2个调压阀（12）、4个带电磁阀的喷嘴（13）和Y轴通信控制模块（17），所述2个高压气瓶（4）分别设置在旋转轴（11）的两侧；且所述2个高压气瓶（4）的出气口分别与所述2个调压阀（12）的进气口连通；所述2个调压阀（12）的出气口同时与所述4个带电磁阀的喷嘴（13）的进气口连通；所述4个带电磁阀的喷嘴（13）的位置关于下板（7）的中心位置且均匀分布；Y轴光栅尺（15）固定在气浮横梁（6）上，所述Y轴光栅尺（15）与气浮横梁（6）的长度方向平行；旋转轴（11）的旋转端与上板的中心位置固定连接，所述上板的底面上固定由1个高压气瓶（4）、旋转轴通信控制模块（8）、蓄电池、1个调压阀（12）和2个带有电磁阀的喷嘴（13），所述高压气瓶（4）的出气口与所述调压阀（12）的进气口连通，该调压阀（12）的出气口同时与所述2个带有电磁阀的喷嘴（13）的进气口连通；所述2个带有电磁阀的喷嘴（13）的位置关于上板的中心位置呈镜像对称；反作用飞轮（9）和圆光栅尺（16）固定在上板的顶面上，该反作用飞轮（9）的转轴、所述圆光栅尺（16）中心轴线和旋转轴（11）的中心轴线均重合；X轴光栅尺（2）的X轴检测信号输出端与X轴通信控制模块（5）的X轴检测信号输入端连接，Y轴光栅尺（15）的Y轴检测信号输出端与Y轴通信控制模块（17）的Y轴检测信号输入端连接，圆光栅尺（16）的旋转轴检测信号输出端与Y轴通信控制模块（17）的旋转轴检测信号输入端连接；反作用飞轮（9）的力矩速率信号输出端与旋转轴通信控制模块（8）的力矩速率信号输入端连接；Y轴通信控制模块（17）的喷气控制信号输出端与位于下板（7）的4个带有电磁阀的喷嘴（13）的喷气控制信号输入端连接，旋转轴通信控制模块（8）的喷气控制信号输出端与位于上板（10）的2个带有电磁阀的喷嘴（13）的喷气控制信号输入端连接；旋转轴通信控制模块（8）的力矩速率控制信号输出端与反作用飞轮的力矩速率控制信号输入端连接；所述三自由度空间模拟器通过无线模块与上位机进行通讯；所述X轴通信控制模块（5）包括X轴控制器和第一无线模块；所述Y轴通信控制模块（17）包括Y轴控制器和第二无线模块；所述旋转轴通信控制模块（8）包括旋转轴控制器和第三无线模块；所述X轴控制器通过第一无线模块向上位机发送X轴位置数据；所述Y轴控制器通过第二无线模块向上位机发送Y轴位置数据；上位机通过第二无线模块向Y轴控制器发送喷嘴喷气控制指令；所述旋转轴控制器通过第三无线模块向上位机发送反作用飞轮的力矩速率数据；上位机通过第三无线模块向旋转轴控制器发送反作用飞轮的力矩速率控制指令和喷嘴喷气指令。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨，刘启循，付振宪，陈兴林，周乃新，李浩然，董岳，陈震宇，王伟峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23