一种基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器制造技术

本发明专利技术公开一种基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器，包括模拟卫星、控制机构、悬浮机构、台体组件和基座；所述悬浮机构具有固定装置和光学靶点，所述固定装置用于固定所述模拟卫星；所述台体组件用于为所述悬浮机构提供悬浮所需要的磁力，且所述台体组件具有光学相机模块和姿态测量模块，所述光学相机模块用于记录悬浮机构的相对位姿信息并反馈至所述姿态测量模块；所述固定装置具有调平部件用于将质心与所述悬浮机构的中心保持一致，所述控制机构被配置为根据所述姿态测量模块反馈的信息至少分析所述悬浮机构的姿态运动和绘制分析图形；该基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器结构简单，旋转自由度受限较少，成本低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器


[0001]本专利技术涉及仿真设备
，具体涉及一种基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器。

技术介绍

[0002]随着航天技术的飞速发展，航天器研制的需求急剧增加，越来越多的高校和科研机构开始开展相关的航天专业知识教育和科学研究。随着计算机、新材料、微纳米、微电子机械、高密度能源等技术的迅速发展，微小型卫星的重量和尺寸显著减少。微小卫星具有成本低、重量轻、研制周期短、价格低廉等众多优点，微小卫星的研制所涉及的各项技术也成为了该领域的研究重点。微小卫星的研制过程要经历概念研究、总体方案设计、关键技术攻关、地面实验和飞行实验等阶段。由于卫星发射和其工作环境的特殊性，导致了航天任务具有高风险高成本的特征，故地面实验成为航天器研发过程中不可缺少的环节。通过在地面模拟出空间微重力环境，完成微小卫星姿态控制系统地面仿真模拟，可提前发现并解决卫星设计、制造中的问题，保障卫星在进入轨道空间中能正常稳定运行。
[0003]目前微重力模拟方法有落塔法、抛物飞行法、水浮法、悬吊法和气浮法等，但落塔法、抛物飞行法和水浮法等方法成本太高，多数高校和科研机构都无法负担。悬吊法模拟微重力空间具有建造周期短、成本较低的特点，但其复杂的机械结构，需要大面积的占地；因此有必要进行改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决上述的技术问题而提供一种基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器，其结构简单，旋转自由度受限较少，成本低。
[0005]为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本公开的至少一实施例提供一种基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器，包括模拟卫星、控制机构、悬浮机构、台体组件和基座；所述悬浮机构具有固定装置和光学靶点，所述固定装置用于固定所述模拟卫星；所述台体组件用于为所述悬浮机构提供悬浮所需要的磁力，且所述台体组件具有光学相机模块和姿态测量模块，所述光学相机模块用于记录悬浮机构的相对位姿信息并反馈至所述姿态测量模块；所述基座用于支撑所述台体组件；其中，所述固定装置具有调平部件，用于将质心与所述悬浮机构的中心保持一致，所述控制机构被配置为根据所述姿态测量模块反馈的信息至少分析所述悬浮机构的姿态运动和绘制分析图形。
[0007]本公开的至少一实施例提供的基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器中，所述基座包含有：上台面、下台面、支撑件脚和支撑架；所述支撑件脚固定地配置在所述下台面的底面；所述支撑架配置在所述上台面和下台面之间，且所述支撑架两端分别与所述上台面和下台面固定连接。
[0008]本公开的至少一实施例提供的基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器中，所
述台体组件还具有：电源模块、电子电路模块、电磁线圈模块、电流控制模块和通信模块；所述电源模块用于为整个组件提供相应的电力支持；所述电磁线圈模块用于产生使悬浮机构悬浮所需的磁力；所述电流控制模块用于产生流过所述电磁线圈模块的电流进而产生反馈控制力；所述通信模块配置为与所述控制机构连接。
[0009]本公开的至少一实施例提供的基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器中，所述悬浮机构配置在所述上台面和下台面之间。
[0010]本公开的至少一实施例提供的基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器中，所述悬浮机构还具有：球体和磁铁悬浮架；所述光学靶点配置在所述球体的外壁面；所述磁铁悬浮架具有滚珠装置，且所述磁铁悬浮架位于球体中央并与球体最大直径的平面重合；其中，所述滚珠装置与所述球体的内壁面相接触，所述固定装置配置在所述球体内，所述滚珠装置固定地配置在所述磁铁悬浮架上。
[0011]本公开的至少一实施例提供的基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器中，所述固定装置配置有两个，且两个所述固定装置呈对置设置。
[0012]本公开的至少一实施例提供的基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器中，所述固定装置还具有伸缩部件，所述伸缩部件配置为与所述球体的内壁固定连接。
[0013]本专利技术的有益效果为：
[0014]1、结构简单，模块清晰，采用磁悬浮平台模拟太空微重力环境，可用于微小卫星姿态控制地面物理仿真实验。
[0015]2、生产成本较低，可实现批量化生产。
[0016]3、不仅可实现无重力环境下三轴姿态高精度控制，而且相比三轴气浮转台，本公开的方案三轴旋转角度受限较少，可以应对各种大角度姿态旋转的场景。
[0017]4、通过配备了可伸缩的固定装置，可以实现对不同尺寸微小卫星的测试，测试简单、切换便捷。
[0018]5、通过在固定装置上配备有调平部件，可以实现质心位置的调节。
[0019]6、应用前景广阔，噪音较少、成本低的特点，还可以用于教学演示，科普实验等方面。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本公开基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器的局部立体图。
[0022]图2为本公开中悬浮机构的局部结构示意图。
[0023]图3为本公开基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器的局部立体图。
[0024]图4为本公开本公开基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器拆卸悬浮机构后的立体图。
[0025]图5为图2中A处的放大图。
[0026]图6为本公开中固定装置的立体图。
[0027]图7为本公开中固定装置的视图。
[0028]图8为本公开中固定装置的视图。
[0029]图9为本公开中的模块连接框图。
[0030]图中：
[0031]10、模拟卫星；
[0032]20、控制机构；
[0033]30、悬浮机构；31、球体；32、磁铁悬浮架；33、固定装置；34、滚珠装置；331、夹持部件；332、调平部件；333、伸缩部件；334、第一导轨；335、第二导轨；336、第三导轨；
[0034]40、台体组件；41、光学相机模块；42、姿态测量模块；43、电源模块；44、电磁线圈模块；45、电流控制模块；46、通信模块；441、第一永磁环；442、电磁线圈；
[0035]50、基座；51、上台面；52、下台面；53、支撑件脚；54、支撑架。
具体实施方式
[0036]下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0037]在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器，其特征在于，包括：模拟卫星；控制机构；悬浮机构，具有固定装置和光学靶点，所述固定装置用于固定所述模拟卫星；台体组件，用于为所述悬浮机构提供悬浮所需要的磁力，且所述台体组件具有光学相机模块和姿态测量模块，所述光学相机模块用于记录悬浮机构的相对位姿信息并反馈至所述姿态测量模块；以及基座，用于支撑所述台体组件；其中，所述固定装置具有调平部件，用于将质心与所述悬浮机构的中心保持一致，所述控制机构被配置为根据所述姿态测量模块反馈的信息分析所述悬浮机构的姿态运动和绘制分析图形。2.根据权利要求1所述的一种基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器，其特征在于，所述基座包含有：上台面；下台面；支撑件脚，固定地配置在所述下台面的底面；以及支撑架，配置在所述上台面和下台面之间，且所述支撑架两端分别与所述上台面和下台面固定连接。3.根据权利要求2所述的一种基于磁浮零重力的微小卫星姿态控制模拟器，其特征在于，所述台体组件还具有：电源模块，用于为整个组件提供相应的电力支持；电磁线圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继河，王辉，黄俊海，郭文琦，黄俊辉，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：