一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，包括主动飞行器模拟器、目标飞行器模拟器、大理石气浮平台、地面试验综合监控系统以及系绳。本发明专利技术可在地面环境下，模拟零重力条件下的绳系组合体拖曳动力学特性，对绳系组合体的拖曳控制方案及技术进行试验验证。

A kind of ground test verification system based on tether connection of flexible composite towing and towing removal control

The invention discloses a ground test and verification system for a flexible composite body dragging and removing control based on tether connection, including an active vehicle simulator, a target aircraft simulator, a marble floatation platform, a ground test comprehensive monitoring system and a tether. The invention can simulate the dynamic characteristics of the rope combination under zero gravity condition under the ground environment, and test and verify the towing control scheme and technology of the rope combination.

【技术实现步骤摘要】
一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统
本专利技术涉及飞行器地面试验验证领域，尤其是涉及一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统。
技术介绍
绳系组合体作为一个复杂柔性多体系统，动力学规律复杂、非线性显著，存在较多的不确定性，采用常规数学仿真的手段，不能达到有效验证拖曳运动和控制规律的目的。因此需开展绳系组合体拖曳移除地面试验，以掌握绳系组合体拖曳动力学与控制的规律，验证对非合作目标的拖曳移除控制策略及技术；提高对绳系动力学与控制的认识，修正控制方案和对测量设备及系绳收放装置的指标要求，为拖曳移除控制的工程实现提供重要支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，用于对绳系组合体拖曳动力学与控制特性进行试验验证。为了达到上述专利技术目的，本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，包括主动飞行器模拟器、目标飞行器模拟器、大理石气浮平台、地面试验综合监控系统以及系绳。可选的，所述主动飞行器模拟器由支撑结构、冷喷气推力器组、惯测组合、控制计算机、供气气瓶、气足和系绳收放试验装置组成。可选的，所述支撑结构为模拟器的主结构，用于承载模拟器上的所有设备；所述冷喷气推力器组用于提供主动飞行器模拟器三自由度控制和绳系组合体控制所需推力/力矩；所述惯测组合由加速度计和陀螺组成，用于测量主动飞行器模拟器的平动加速度和转动角速度。可选的，所述控制计算机用于控制冷喷气推力器组和系绳收放试验装置工作；所述供气气瓶设置在所述支撑结构上，为冷喷气推力器组和气足供气。可选的，所述气足设置在所述支撑结构底部，并置于所述气浮平台上；所述系绳收放试验装置设置在所述支撑结构上，用于绳系组合体的系绳收放和张力控制。可选的，所述目标飞行器模拟器由支撑结构、冷喷气推力器组、惯测组合、控制计算机、供气气瓶和气足组成；利用惯测组合和冷喷气推力器组进行快速起旋，以实现失稳目标的运动特性模拟。可选的，所述地面试验综合监控系统由地面综控模块和地面视觉测量模块组成。可选的，所述地面综控模块通过无线网络与主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器连接，并向主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器发送控制指令，同时接受主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器返回的状态和位姿信息；所述地面视觉测量模块通过网线与所述地面综控模块连接，实时向所述地面综控模块发送测量数据，并由所述地面综控模块转发给所述主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器。可选的，所述大理石气浮平台为由多块高平整度和水平度的大理石拼接而成，用于提供模拟器运动的有效支撑平台；所述系绳采用高强度的凯夫拉系绳，用于实现主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器之间的有效连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术提出的基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，可实现零重力条件下的绳系组合体拖曳运动特性模拟，包括组合体平动和转动；并可实现基于系绳张力控制的失稳目标消旋控制、绳系组合体姿态机动控制和绳系组合体拖曳变轨控制的试验验证，从而达到在开展在轨试验前对关键环节和关键技术进行有效验证的目的，极大地降低了在轨试验的风险，提高了在轨飞行的可靠性。附图说明以下将结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术较佳实施例的基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统的结构示意图。图2是本专利技术较佳实例中主动飞行器模拟器的结构示意图。图3是本专利技术较佳实例中系绳收放试验装置的结构示意图。图4是本专利技术较佳实例中失稳目标消旋控制地面试验结果图。图5是本专利技术较佳实例中绳系组合体姿态机动控制试验结果图。图6是本专利技术较佳实例中绳系组合体拖曳变轨控制试验结果图。具体实施方式本专利技术的目的在于提供一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，用于对绳系组合体拖曳动力学与控制特性进行试验验证。为了达到上述专利技术目的，本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，包括主动飞行器模拟器、目标飞行器模拟器、大理石气浮平台、地面试验综合监控系统以及系绳。所述主动飞行器模拟器由支撑结构、冷喷气推力器组、惯测组合、控制计算机、供气气瓶、气足和系绳收放试验装置组成。所述支撑结构为模拟器的主结构，用于承载模拟器上的所有设备；所述冷喷气推力器组用于提供主动飞行器模拟器三自由度控制和绳系组合体控制所需推力/力矩；所述惯测组合由加速度计和陀螺组成，用于测量主动飞行器模拟器的平动加速度和转动角速度。进一步地，所述控制计算机用于控制冷喷气推力器组和系绳收放试验装置工作；所述供气气瓶设置在所述支撑结构上，为冷喷气推力器组和气足供气。所述气足设置在所述支撑结构底部，并置于所述气浮平台上；所述系绳收放试验装置设置在所述支撑结构上，用于绳系组合体的系绳收放和张力控制。所述目标飞行器模拟器由支撑结构、冷喷气推力器组、惯测组合、控制计算机、供气气瓶和气足组成；利用惯测组合和冷喷气推力器组进行快速起旋，以实现失稳目标的运动特性模拟。所述地面试验综合监控系统由地面综控模块和地面视觉测量模块组成。其中，所述地面综控模块通过无线网络与主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器连接，并向主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器发送控制指令，同时接受主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器返回的状态和位姿信息；所述地面视觉测量模块通过网线与所述地面综控模块连接，实时向所述地面综控模块发送测量数据，并由所述地面综控模块转发给所述主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器。所述大理石气浮平台为由多块高平整度和水平度的大理石拼接而成，用于提供模拟器运动的有效支撑平台；所述系绳采用高强度的凯夫拉系绳，用于实现主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器之间的有效连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术提出的基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，可实现零重力条件下的绳系组合体拖曳运动特性模拟，包括组合体平动和转动；并可实现基于系绳张力控制的失稳目标消旋控制、绳系组合体姿态机动控制和绳系组合体拖曳变轨控制的试验验证，从而达到在开展在轨试验前对关键环节和关键技术进行有效验证的目的，极大地降低了在轨试验的风险，提高了在轨飞行的可靠性。以下将结合图1～图6对本专利技术的基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统作进一步的详细描述。本专利技术的基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统可用于：（1）基于系绳张力控制的失稳目标消旋控制试验验证；（2）绳系组合体姿态机动控制试验验证；（3）绳系组合体拖曳变轨控制试验验证。图1为本专利技术较佳实施例的基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统的结构示意图。如图1所示，所述基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，包括主动飞行器模拟器1、目标飞行器模拟器2、大理石气浮平台3、地面试验综合监控系统4以及系绳5。所述主动飞行器模拟器1设置在所述大理石气浮平台3上，如图2所示，由支撑结构101、冷喷气推力器组102、惯测组合103、控制计算机104、供气气瓶105、气足106和系绳收放试验装置107组成。如图3所示，所述系绳收放试验装置由摆角测量模块2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，其特征在于，包括主动飞行器模拟器、目标飞行器模拟器、大理石气浮平台、地面试验综合监控系统以及系绳。

【技术特征摘要】
1.一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，其特征在于，包括主动飞行器模拟器、目标飞行器模拟器、大理石气浮平台、地面试验综合监控系统以及系绳。2.如权利要求1所述的一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，其特征在于，所述主动飞行器模拟器由支撑结构、冷喷气推力器组、惯测组合、控制计算机、供气气瓶、气足和系绳收放试验装置组成。3.如权利要求2所述的一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，其特征在于，所述支撑结构为模拟器的主结构，用于承载模拟器上的所有设备；所述冷喷气推力器组用于提供主动飞行器模拟器三自由度控制和绳系组合体控制所需推力/力矩；所述惯测组合由加速度计和陀螺组成，用于测量主动飞行器模拟器的平动加速度和转动角速度。4.如权利要求2所述的一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，其特征在于，所述控制计算机用于控制冷喷气推力器组和系绳收放试验装置工作；所述供气气瓶设置在所述支撑结构上，为冷喷气推力器组和气足供气。5.如权利要求2所述的一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，其特征在于，所述气足设置在所述支撑结构底部，并置于所述气浮平台上；所述系绳收放试验装置设置在所述支撑结构上，用于绳系组合体的系绳收放和张力控制。6.如权利要求1所述的一种基于系绳连接的柔性组...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛卫平，郑鹏飞，张庆展，袁秋帆，宋斌，范庆玲，肖余之，刘鲁江，颜根廷，康志宇，靳永强，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31