【技术实现步骤摘要】
面向超大型航天结构的虚实融合地面试验系统及方法
[0001]本专利技术属于航天动力学领域，涉及航天动力学的地面试验系统与方法，具体涉及一种面向超大型航天结构的虚实融合地面试验系统及方法。
技术介绍
[0002]超大型航天器将极大提升人类执行空间任务、利用空间资源和探索宇宙奥秘的能力。受火箭推力、整流罩包络的限制，超大型航天器往往无法通过单次发射入轨，需采用模块化设计、多次发射和在轨组装的方式进行建造。
[0003]超大型航天器在轨组装建造的过程复杂、风险大，地面动力学试验是检验此类复杂航天结构设计合理性、理论建模有效性的重要手段，是推动航天器在轨组装领域的基础研究成果走向航天工程实际应用的关键且必要的环节。除此之外，地面动力学试验的数据结果也是改进超大型航天器设计方案、检验组装任务可靠性指标的重要依据。
[0004]一方面，常规尺寸航天结构的地面动力学试验验证技术已较为成熟。通常采用气浮平台、多孔气足等方式抵消航天器或机械臂竖直方向上的重力影响，以模拟多臂航天器系统的移动、爬行等动作，以及空间结构抓捕、装配的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向超大型航天结构的虚实融合地面试验系统，其特征在于，包括虚拟数字模型、实体物理模块、虚实结构界面融合装置和组装机械臂；所述虚拟数字模型包括虚拟结构、界面力输入端口、界面位移输出端口；所述实体物理模块包括多个待组装的子模块；所述虚实结构界面融合装置包括实时控制设备、界面加载作动器、虚实连接界面结构、数据采集设备；所述组装机械臂包括爬行机械臂、飞行机械臂、移动机械臂中的一种或多种；所述虚拟数字模型和已组装的子模块通过虚实结构界面融合装置联动形成组合体；所述组装机械臂对待组装的子模块进行抓捕、运送和对接，以模拟超大型航天结构在轨组装的过程。2.根据权利要求1所述的虚实融合地面试验系统，其特征在于，所述虚拟结构为超大型航天结构除去实体物理模块部分的动力学模型；所述界面力输入端口用于接收试验过程中数据采集设备传递的界面力和力矩信号，并传递给虚拟结构作为外载荷输入；所述界面位移输出端口根据虚拟结构计算得到的界面位移和转角响应向虚实结构界面融合装置传递位移和转角信号。3.根据权利要求1所述的虚实融合地面试验系统，其特征在于，所述实体物理模块的子模块为超大型航天器的局部真实结构，所述子模块由重力卸载装置进行支撑或者悬吊，以模拟航天结构在轨的“零重力”环境。4.根据权利要求1所述的虚实融合地面试验系统，其特征在于，所述实时控制设备接收虚拟数字模型提供的界面位移和转角响应指令，根据实时控制算法驱动界面加载作动器；所述界面加载作动器带动所述虚实连接界面结构运动至指定的位置与转角；所述界面加载作动器包括多自由度机械臂、液压或者气动作动杆/作动筒、电磁激振器、多自由度振动台中的一种或多种组合；所述数据采集设备同步采集安装于所述虚实连接界面结构上传感器的信号，包括虚实连接界面结构的位移、转角、力、力矩传感器的信号，和/或包括加速度和速度传感器的信号。5.根据权利要求1所述的虚实融合地面试验系统，其特征在于，所述数据采集设备同时采集安装于所述实体物理模块上的传感器的信号，所述传感器包括实体物理模块中子模块的位置传感器、振动加速度传感器、姿态角传感器中的一种或多种；所述数据采集设备同时采集所述组装机械臂上的传感器的信号，所述传感器包括机械臂基座的空间位置传感器、机械臂各关节的转角传感器、机械臂各关节的反作用力矩传感器、末端夹爪反作用力传感器中的一种或多种。6.一种面向超大型航天结构的虚实融合地面试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.构建超大型航天结构的虚拟数字模型与实体物理模块；S2.构建虚实结构界面融合装置；S3.开启虚拟数字模型和虚实连接界面结构实时联动；S4.根据实体物理模块的组装序列，利用组装机械臂依次组装实体物理模块中的子模块；S5.关闭虚拟数字模型和虚实连接界面结构实时联动。7.根据权利要求6所述的虚实融合地面试验方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：
S1
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