The space mission ground motion reproduction cross scale verification platform, which belongs to the testing and verification of aerospace field, including free base system, hanging wire active compensation system, suspension system, experimental spacecraft system, coordination control system, communication system and monitoring center, by hanging wire coarse compensation and fine magnetic compensation combined with gravity compensation system. Can provide high precision spacecraft experimental microgravity environment system, realize the synchronous movement of experimental spacecraft system and microgravity environment by free base system and gravity compensation system combined microgravity environment can provide experimental spacecraft system without time and space constraints. Compared with the existing methods of gravity compensation, the microgravity environment provided by the invention has high reliability, strong adaptability, easy to implement and maintain the time and space limitations, the ground test and verify the rationality and feasibility of the task space can be used for different task demands and different orbit characteristics, different ways of working plan.
【技术实现步骤摘要】
空间任务地面运动再现跨尺度验证平台所属
本专利技术属于航天器导航、制导与控制系统地面验证
,具体涉及空间任务地面运动再现跨尺度验证平台。
技术介绍
空间任务在实际执行之前,必须先期在地面进行全方位的综合验证之后,方可进行试验,地面验证阶段作为空间任务实施关键部分,能验证空间任务方案的合理性和技术可行性,为空间任务执行方案的在轨验证提供科学依据。而空间任务地面验证阶段成功与否在很大程度上取决于其采用的验证手段对任务完成的过程特征是否真实反映。概括地说,这些特征包括:空间任务的执行过程是在轨道运行的过程中完成的,空间任务的执行过程是在微重力环境中完成的,空间任务执行过程是一个多子系统协调优化与控制的过程等等。现有的验证空间任务的地面实验系统有(1)时间限制,难以获得长时间的持续失重效果;(2)空间限制,忽略绝对轨道运动,仅能进行部分子任务或子系统的试验验证,导致空间任务的整体试验验证非常困难;(3)部分已有的重力补偿方法对机电设备的防水、防气性能要求极高,且由于流体粘性和阻力的影响,也难以满足复杂任务机动性试验要求等,因而急需发展一种可靠性高、适应性强、易于实现和维护且时间空间不受限制的空间任务验证平台,以完成高保真的空间任务地面测试与验证工作。
技术实现思路
本专利技术提出的空间任务地面运动再现跨尺度验证平台利用自由基座实现航天器轨道运动的模拟,利用磁悬浮及悬吊实现航天器的重力补偿,从而在地面真实运动再现空间任务的全过程,全面验证空间任务变轨控制方案与任务控制方案的可行性,实现执行空间任务的航天器的轨道与姿态的并行跨尺度验证。本专利技术的技术方案:空间任务 ...
【技术保护点】
空间任务地面运动再现跨尺度验证平台,其特征是:平台由实验航天器系统、吊丝主动补偿系统、磁悬浮系统、自由基座系统、协调控制系统、通信系统和监控中心组成,通过结合可粗补偿的吊丝主动补偿系统与可细补偿的磁悬浮系统构成重力补偿系统,提供实验航天器高精度的微重力环境,通过自由基座系统和重力补偿系统相结合实现实验航天器系统与微重力环境的同步运动,提供实验航天器系统不受时间和空间约束的运动微重力环境。
【技术特征摘要】
1.空间任务地面运动再现跨尺度验证平台,其特征是:平台由实验航天器系统、吊丝主动补偿系统、磁悬浮系统、自由基座系统、协调控制系统、通信系统和监控中心组成,通过结合可粗补偿的吊丝主动补偿系统与可细补偿的磁悬浮系统构成重力补偿系统,提供实验航天器高精度的微重力环境,通过自由基座系统和重力补偿系统相结合实现实验航天器系统与微重力环境的同步运动,提供实验航天器系统不受时间和空间约束的运动微重力环境。2.根据权利要求1所述的空间任务地面运动再现跨尺度验证平台,其特征是:所述实验航天器系统包括模拟航天器和模拟航天器位姿测量单元;其中,模拟航天器在地面微重力环境中根据比例变换再现航天器空间的运动情况,模拟航天器位姿测量单元将运动状态信息反馈给自由基座系统、吊丝主动补偿系统及磁悬浮系统,实现高精度移动微重力环境构建。3.根据权利要求1所述的空间任务地面运动再现跨尺度验证平台,其特征是:所述吊丝主动补偿系统包括吊丝综合机电模块、吊丝主动补偿控制单元、吊丝位移张力测量单元;其中,吊丝综合机电模块由水平运动机构、垂向运动机构和无约束悬挂机构组成,吊丝主动补偿控制单元由伺服电机、驱动器和运动控制卡组成,吊丝位移张力测量单元由二维倾角传感器、吊丝张力传感器、数据采集卡和无线通讯卡组成;模拟航天器通过无约束悬挂机构与吊丝主动补偿系统相连,运动控制卡根据模拟航天器位姿测量单元量测得到的模拟航天器运动信息,以及吊丝位移张力测量单元量测得到的吊丝摆角和张力信息,通过驱动器控制伺服电机运转,使吊丝悬挂点跟随模拟航天器的三维空间运动,补偿模拟航天器大部分重力。4.根据权利要求1所述的空间任务地面运动再现跨尺度验证平台,其特征是:所述自由基座系统包括自由基座模块、基座运动控制单元和基座全局定位单元;其中,自由基座模块由基座本体支撑机构和驱动与转向机构组成,基座运动控制单元由伺服电机、驱动器和运动控制卡组成,基座全局定位单元由红外测距传感器、视觉传感器、光电编码器、数据采集卡和无线通讯卡组成;运动控制卡根据模拟航天器轨道运动所需的期望位置与速度,以及全局定位单元各传感器融合量测得到的自由基座运动状态反馈信息,通过驱动器控制伺服电机运转,使自由基座跟踪期望轨迹,实现模拟微重力环境与模拟航天器的同步运动。5.根据权利要求1或4所述的空间任务地面运动再现跨尺度验证平台,其特征是:所述磁悬浮系统包括磁悬浮模块、磁悬浮控制单元、磁场强度测量单元;其中,磁悬浮模块由磁浮定子部分和磁浮动子部分组成,磁悬浮控制单元由微处理器、功率放大器和电流调节器组成,磁场强度测量单元由磁感测量仪和漏磁检测仪组成;磁浮定子部分固定于自由基座系统的基座本体支撑机构上,磁浮动子部分安装于模拟航天器内部,磁悬浮控制单元根据模拟航天器位姿测量单元量测得到的模拟航天器运动信息、吊丝主动补偿系统中吊丝位移张力测量单元量测得计算到的重力粗补偿的偏差,以及磁场强度测量单元量测得到的磁感强度信息,通过功率放大器和电流调节器调节线圈电流强度,使模拟航天器内的磁...
【专利技术属性】
技术研发人员:贾英民,贾娇,孙施浩,李浩,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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