The invention discloses a ground semi-physical test device for large-scale flexible spacecraft, which is composed of payload cell structure simulator, supporting gantry frame, constant tension air floating servo suspension mechanism, structural restraint excitation system, service cabin excitation system, numerical simulation computer and target computer. Based on the real dynamic characteristics, the supporting gantry frame is used to provide rigid support for the payload simulator, the constant tension air-bearing servo suspension mechanism is used to provide zero gravity simulation environment for the payload simulator, and the coupling force and moment of the interface between the connecting interface of the payload simulator are applied by the structural constraint excitation system and the service cabin excitation system, so as to achieve super-large-scale flexibility. Dynamics simulation of the whole satellite of sex spacecraft. To solve the problem of whole satellite dynamics simulation, and to provide a verification environment for the verification of high precision and high stability control system technology of super large-scale flexible spacecraft.
【技术实现步骤摘要】
一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置
本专利技术涉及航天器高精度控制系统
,具体涉及柔性航天器动力学特性地面试验装置。
技术介绍
随着空间任务的发展,航天器搭载的有效载荷的尺寸越来越大,柔性越来越强,基频越来越低,给航天器的姿态控制带来了较大干扰,但空间观测任务对航天器的控制精度提出了更高的要求。为了实现高精度控制,需要建立更为精确的动力学模型。而柔性航天器动力学特性地面模拟试验系统对于柔性航天器动力学建模理论有效性和建模精度的验证是必不可少。目前,对超大尺度柔性航天器整星动力学特性模拟问题多限于数学仿真手段、缩比模拟方法、等效模拟方法或部件级模拟方法,上述方法将面临整星动力学特性模拟精度不高或信息缺失等问题。实现超大尺度柔性航天器整星动力学特性模拟,存在超大尺度柔性有效载荷高精度零重力环境模拟困难和柔性航天器刚柔耦合动力学特性模拟困难等问题。而本专利技术提出的地面模拟装置,采用恒张力气浮随动悬吊机构实现高精度零重力环境模拟,同时减低对试验场地高度的要求;利用结构约束激励系统和服务舱激励系统实现柔性航天器刚柔耦合动力学特性模拟,有效地解决了上述问题。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道,也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
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提出了一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置,其特征在于该装置由有效载荷胞元结构模拟件、支撑龙门架、恒张力气浮随动悬吊机构、结构约束激励系统、服务舱激励系统、数值模拟计算机和目标计算机组成;所述有效载荷胞元结构模拟件为实际材料和全几何尺寸建造的柔性航天器整星 ...
【技术保护点】
1.一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置,其特征在于该装置由有效载荷胞元结构模拟件、支撑龙门架、恒张力气浮随动悬吊机构、结构约束激励系统、服务舱激励系统、数值模拟计算机和目标计算机组成;所述有效载荷胞元结构模拟件为实际材料和全几何尺寸建造的柔性航天器整星;所述支撑龙门架为所述有效载荷胞元结构模拟件提供刚性支撑;所述恒张力气浮随动悬吊机构为所述有效载荷胞元结构模拟件提供水平方向和铅垂方向自由运动;所述结构约束激励系统为所述有效载荷胞元结构模拟件提供有效载荷侧连接界面的作用力和作用力矩;所述服务舱激励系统为所述有效载荷胞元结构模拟件提供服务舱侧连接界面的作用力和作用力矩;所述数值计算机根据界面力和力矩传感器的测量数据,对除去所述有效载荷胞元结构模拟件表征部分的航天器动力学数学模型进行实时运算;所述目标计算机根据界面相对位置、力和力矩指令,结算激励系统的运动指令信号。
【技术特征摘要】
1.一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置,其特征在于该装置由有效载荷胞元结构模拟件、支撑龙门架、恒张力气浮随动悬吊机构、结构约束激励系统、服务舱激励系统、数值模拟计算机和目标计算机组成;所述有效载荷胞元结构模拟件为实际材料和全几何尺寸建造的柔性航天器整星;所述支撑龙门架为所述有效载荷胞元结构模拟件提供刚性支撑;所述恒张力气浮随动悬吊机构为所述有效载荷胞元结构模拟件提供水平方向和铅垂方向自由运动;所述结构约束激励系统为所述有效载荷胞元结构模拟件提供有效载荷侧连接界面的作用力和作用力矩;所述服务舱激励系统为所述有效载荷胞元结构模拟件提供服务舱侧连接界面的作用力和作用力矩;所述数值计算机根据界面力和力矩传感器的测量数据,对除去所述有效载荷胞元结构模拟件表征部分的航天器动力学数学模型进行实时运算;所述目标计算机根据界面相对位置、力和力矩指令,结算激励系统的运动指令信号。2.如权利要求1所述的一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置,其特征在于,所述恒张力气浮随动悬吊机构包括气浮支撑托板、倒置气足和恒张力运动机构;所述气浮支撑托板为所述倒置气足提供水平运动平面,所述恒张力运动机构固定安装在所述倒置气足上,通过所述倒置气足的水平运动将所述恒张力运动机构始终保持在所述有效载荷胞元结构模拟件的悬吊点正上方,保证所述恒张力运动机构的运动方向与吊索始终在铅垂方向;所述恒张力运动机构的张力输出保持与所述有效载荷胞元结构模拟件的重...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱东方,刘付成,孙俊,黄庭轩,孙禄君,
申请(专利权)人:上海航天控制技术研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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