空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统及方法，包括空间洛伦兹力执行器、单轴气浮台、陀螺仪、舱体、固定对接面板、工控机及地面监控计算机；每个空间洛伦兹力执行器均包括线圈板和磁钢，线圈板位于磁钢的两端之间；陀螺仪、工控机设置在舱体上，舱体设置在单轴气浮台上；磁钢固定于固定对接面板上，线圈板固定于舱体平行固定对接面板的侧面上，令线圈板中心处于磁钢中心位置处。本发明专利技术操作简单，测试精度高，可应用于非接触浮体式卫星平台地面试验验证中，能够标定同平面安装的三个空间洛伦兹力执行器做动系数K1,K2,K3三个系数，是标定多个空间洛伦兹力执行器安装后的做动系数。从而直接规避输出力和力臂测量精度限制。限制。限制。

【技术实现步骤摘要】
空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统及方法


[0001]本专利技术涉及磁浮领域，具体地，涉及一种空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统及方法。更为详细的，涉及一种适用于非接触浮体式卫星地面试验验证的空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统及方法。

技术介绍

[0002]专利文献为CN106383002A的专利技术专利公开了一种小推力高精度电磁作动器输出力测试系统和方法，包括电磁作动器、单轴气浮台、陀螺仪以及舱体；电磁作动器包括线圈板和磁钢，其中，线圈板位于磁钢的两端之间；陀螺仪设置在舱体上，舱体设置在单轴气浮台上；磁钢固定于墙体上，线圈板固定于舱体平行墙体的侧面上。
[0003]上述方案仅针对单个空间电磁作动器的输出力测试，无法直接标定输出力与电流之间的作用系数，而本专利技术是一种针对非接触浮体式卫星平台空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统及方法，主要标定同平面安装的三个空间洛伦兹力执行器做动系数K1,K2,K3三个系数，是标定多个空间洛伦兹力执行器安装后的做动系数，上述专利文献并不能直接获取。一方面，由于多个空间洛伦兹力执行器的输出精度要求高，其输出力特性的高度一致性难以通过设计和加工精度保障；另外一方面多个空间洛伦兹力执行器输出力中心点与转动轴之间的力臂无法直接测量；因此在实际使用过程中，通过本专利技术描述的方法对三个空间洛伦兹力执行器做动系数K1,K2,K3三个系数，从而直接规避输出力和力臂测量精度限制。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统及方法。
[0005]根据本专利技术提供的一种空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统，包括：空间洛伦兹力执行器、单轴气浮台、陀螺仪、舱体、固定对接面板、工控机以及地面监控计算机，其中：空间洛伦兹力执行器设置有三个，三个空间洛伦兹力执行器在同平面内分布；每个空间洛伦兹力执行器均包括线圈板和磁钢，其中，线圈板位于磁钢的两端之间；磁钢固定于固定对接面板上，线圈板固定于舱体平行固定对接面板的侧面上，线圈板中心处于磁钢中心位置处；陀螺仪、工控机设置在舱体上，舱体设置在单轴气浮台上；工控机与地面监控计算机通信连接。
[0006]优选地，所述磁钢呈U形延伸。
[0007]根据本专利技术提供的一种基于上述的空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统的方法，包括如下步骤：
搭建步骤：搭建如上述的空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统；测试步骤：将空间洛伦兹力执行器的标定测试转化为单轴气浮台上舱体的运动测试，通过获取舱体的运动特征，标定空间洛伦兹力执行器的输出作用系数。
[0008]优选地，所述测试步骤包括：步骤S1：根据舱体与固定对接面板的尺寸，将三个空间洛伦兹力执行器呈“品”字型分布；步骤S2：标定绕单轴气浮台转动的两个空间洛伦兹力执行器的作用系数K1；步骤S3：标定垂直固定对接面板平动作用力输出不引起载荷舱转动的两个空间洛伦兹力执行器的作用系数K2；步骤S4：标定平行固定对接面板平动作用力输出不引起载荷舱转动的三个空间洛伦兹力执行器的作用系数K3。
[0009]优选地，所述步骤S2包括：步骤S201，单轴气浮台将舱体浮起，旋转舱体，使线圈板上的线圈A1，A2，A3在对应磁钢B1，B2，B3的匀强磁场范围内；步骤S202，松开舱体，使舱体在单轴气浮台上静止且可自由运动；步骤S203，地面监控计算机设置系数K1，设置固定电流I0；步骤S204，通过无线网络传输方式，将系数K1，固定电流I0指令发送至工控机；步骤S205，工控机接收地面监控计算机的指令，在线圈板的线圈A1中通入固定电流I0，在线圈板的线圈A2中不通入电流，仅使空间洛伦兹力执行器A1作用于安装于单轴气浮台上的舱体；步骤S206，通过陀螺仪获取舱体的运动特征，并传输至舱体上工控机；步骤S207，工控机将陀螺仪采集的运动特征数据通过无线网络传输方式发送至地面监控计算机；步骤S208，地面监控计算机获取并显示陀螺仪采集的舱体运动角速度信息，对舱体机械旋转角速度曲线作差分处理获得舱体运动角加速度信息；步骤S209，工控机接收地面监控计算机的指令，在线圈板的线圈A1中通入固定电流I0，在线圈板的线圈A2中通入固定电流
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I0*K1，使空间洛伦兹力执行器A1，A2同时作用于安装于单轴气浮台上的舱体；步骤S2010，通过陀螺仪获取舱体的运动特征，并传输至舱体上工控机；步骤S2011，工控机将陀螺仪采集的运动特征数据通过无线网络传输方式发送至地面监控计算机；步骤S2012，地面监控计算机获取并显示陀螺仪采集的舱体运动角速度信息，对舱体机械旋转角速度曲线作差分处理获得舱体运动角加速度信息，若满足则记录此时系数K1；若不满足，则重新设置K1,转至步骤S203。
[0010]优选地，设置起始系数K1为L2/L1。
[0011]优选地，所述步骤S3包括：
步骤S301，单轴气浮台将舱体浮起，旋转舱体，使线圈板上的线圈A1，A2，A3在对应磁钢B1，B2，B3的匀强磁场范围内；步骤S302，松开舱体，使舱体在单轴气浮台上静止且可自由运动；步骤S303，地面监控计算机设置系数K2，设置固定电流I0；步骤S304，通过无线网络传输方式，将系数K2，固定电流I0指令发送至工控机；步骤S305，工控机接收地面监控计算机的指令，在线圈板的线圈A1中通入固定电流I0，在线圈板的线圈A2中通入固定电流I0*K2，使空间洛伦兹力执行器A1，A2作用于安装于单轴气浮台上的舱体；步骤S306，通过陀螺仪获取舱体的运动特征，具体地，为舱体机械旋转角速度，并传输至舱体上工控机；步骤S307，工控机将陀螺仪采集的运动特征数据通过无线网络传输方式发送至地面监控计算机；步骤S308，地面监控计算机获取并显示陀螺仪采集的舱体运动角速度信息，对舱体机械旋转角速度曲线作差分处理获得舱体运动角加速度信息，若满足，表明舱体基本静止，则记录此时系数K2；若不满足，则重新设置K2,转至步骤S203。
[0012]优选地，设置起始系数K2为K1。
[0013]优选地，所述步骤S4包括：步骤S401，单轴气浮台将舱体浮起，旋转舱体，使线圈板上的线圈A1，A2，A3在对应磁钢B1，B2，B3的匀强磁场范围内；步骤S402，松开舱体，使舱体在单轴气浮台上静止且可自由运动；步骤S403，地面监控计算机设置系数K3，设置固定电流I0；步骤S404，通过无线网络传输方式，将系数K3，固定电流I0指令发送至工控机；步骤S405，工控机接收地面监控计算机的指令，在线圈板的线圈A3中通入固定电流I0，在线圈板的线圈A1中通入固定电流I0*K3，在线圈板的线圈A2中通入固定电流
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I0*K1*K3，使空间洛伦兹力执行器A1，A2，A3作用于安装于单轴气浮台上的舱体5；步骤S406，通过陀螺仪获取舱体的运动特征，具体地，为舱体机械旋转角速度，并传输至舱体上工控机；步骤S407，工控机将陀螺仪采集的运动特征数据通过无线网络传输方式发送至地面监控计算机；步骤S408，地面监控计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统，其特征在于，包括：空间洛伦兹力执行器、单轴气浮台、陀螺仪、舱体、固定对接面板、工控机以及地面监控计算机，其中：空间洛伦兹力执行器设置有三个，三个空间洛伦兹力执行器在同平面内分布；每个空间洛伦兹力执行器均包括线圈板和磁钢，其中，线圈板位于磁钢的两端之间；磁钢固定于固定对接面板上，线圈板固定于舱体平行固定对接面板的侧面上，线圈板中心处于磁钢中心位置处；陀螺仪、工控机设置在舱体上，舱体设置在单轴气浮台上；工控机与地面监控计算机通信连接。2.根据权利要求1所述的空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统，其特征在于，所述磁钢呈U形延伸。3.一种基于权利要求1或2所述的空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：搭建步骤：搭建空间洛伦兹力执行器安装与标定试验系统；测试步骤：将空间洛伦兹力执行器的标定测试转化为单轴气浮台上舱体的运动测试，通过获取舱体的运动特征，标定空间洛伦兹力执行器的输出作用系数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测试步骤包括：步骤S1：根据舱体与固定对接面板的尺寸，将三个空间洛伦兹力执行器呈“品”字型分布；步骤S2：标定绕单轴气浮台转动的两个空间洛伦兹力执行器的作用系数K1；步骤S3：标定垂直固定对接面板平动作用力输出不引起载荷舱转动的两个空间洛伦兹力执行器的作用系数K2；步骤S4：标定平行固定对接面板平动作用力输出不引起载荷舱转动的三个空间洛伦兹力执行器的作用系数K3。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：步骤S201，单轴气浮台将舱体浮起，旋转舱体，使线圈板上的线圈A1，A2，A3在对应磁钢B1，B2，B3的匀强磁场范围内；步骤S202，松开舱体，使舱体在单轴气浮台上静止且可自由运动；步骤S203，地面监控计算机设置系数K1，设置固定电流I0；步骤S204，通过无线网络传输方式，将系数K1，固定电流I0指令发送至工控机；步骤S205，工控机接收地面监控计算机的指令，在线圈板的线圈A1中通入固定电流I0，在线圈板的线圈A2中不通入电流，仅使空间洛伦兹力执行器A1作用于安装于单轴气浮台上的舱体；步骤S206，通过陀螺仪获取舱体的运动特征，并传输至舱体上工控机；步骤S207，工控机将陀螺仪采集的运动特征数据通过无线网络传输方式发送至地面监控计算机；步骤S208，地面监控计算机获取并显示陀螺仪采集的舱体运动角速度信息，对舱体机械旋转角速度曲线作差分处理获得舱体运动角加速度信息；步骤S209，工控机接收地面监控计算机的指令，在线圈板的线圈A1中通入固定电流I0，
在线圈板的线圈A2中通入固定电流
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I0*K1，使空间洛伦兹力执行器A1，A2同时作用于安装于单轴气浮台上的舱体；步骤S2010，通过陀螺仪获取舱体的运动特征，并传输至舱体上工控机；步骤S2011，工控机将陀螺仪采集的运动特征数据通过无线网络传输方式发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，朱战霞，杭君，顾军，朱寅东，钱晓莱，鞠明君，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：