一种卫星姿控全物理模拟平台质量特性数字化智能调整装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种卫星姿控全物理模拟平台质量特性数字化智能调整装置与方法；根据三轴气浮台设计文件，数字化智能模块得到初始状态下的质心三维位置、体心三维位置，同时，数字化智能模装将三轴气浮台设计文件中各个模块的质量、尺寸存入数据库中；数字化智能模块对三轴气浮台进行分区，得到三轴气浮台初始状态，结合全局观测相机，得出配重块的数据及放置位置；当增加其他载荷时，在输入新增载荷的信息并结合当前每个分区的占位情况得出新增载荷的推荐安装位置；给出推荐的配重块安装位置，在保证三轴气浮台稳定的状态下进行配重块的增加。的增加。的增加。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星姿控全物理模拟平台质量特性数字化智能调整装置与方法


[0001]本专利技术属于刚体动力学和姿态控
，具体地，涉及一种卫星姿控全物理模拟平台质量特性数字化智能调整装置与方法。

技术介绍

[0002]三轴气浮台利用气浮球轴承将整个气浮台托举起来，通过高压气体润滑使得气浮球能够在球窝当中自由的转动，使用质心调节机构调整系统质心与球心尽可能的重合来消除重力矩的影响，从而在地面创造一个微重力、低摩擦的试验环境；形成近似无摩擦环境，用于模拟零重力、无摩擦的太空环境，实现三轴自由转动，广泛用于航天器的地面全物理仿真试验。由于采用球面气浮轴支撑台面,气浮台不仅可以模拟卫星的姿态运动，还能够有效模拟卫星姿态耦合力学；
[0003]三轴气浮台通过控制平台上的气浮装置，可以模拟卫星在太空中的各种姿态运动，包括旋转、摇摆、稳定等；在模拟卫星的姿态运动时，三轴气浮台能够提供快速而稳定的动态响应，以满足对姿态控制系统的实时性要求；通过精确控制气浮装置的气压和流量，可以实现对平台的姿态运动的高控制精度；三轴气浮台通常具有多种工作模式，可以模拟不同类型的卫星姿态运动，并适应不同的研究和测试需求；
[0004]现有技术中均针对三轴气浮台试验开始前的调平衡阶段，没有对额外添加载荷配平的指导过程，并且配平过程的快慢也取决于操作人员经验和知识储备，可能会有很长的迭代过程，影响配平效率。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提出了一种卫星姿控全物理模拟平台质量特性数字化智能调整装置与方法，利用数字化智能模块将三轴气浮台系统的配平信息体现在数字化智能模块界面上，方便精平衡前的预调平衡过程，并给出精确的配平质量块安装位置和质量。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种卫星姿控全物理模拟平台质量特性数字化智能调整装置：
[0008]所述质量特性数字化智能调整装置包括三轴气浮台、全局观测相机、数字化智能模块和载荷质量特性测量装置：
[0009]所述三轴气浮台分顶中底三层，三层台面上均分布有智能分区定位工装，所述智能分区定位工装用于帮助用户迅速找到推荐安装区域并精准安装定位；
[0010]三轴气浮台的顶层、中层和底层均可放置载荷，同时顶层配置砝码，以进行配重；三轴气浮台的底层可以放置配重块，用于增加或减少质量块，完成预调平衡；
[0011]所述全局观测相机位于三轴气浮台系统外部，用于实时观测三轴气浮台仪表平台上的载荷和配重块的占位情况并将信息传输给所述数字化智能模块，进行位置分配；所述并全局观测相机还用于建立设备的三维空间信息，进行三维空间重建并发送给数字化智能
模块进行分析和显示；
[0012]所述数字化智能模块能够指导操作人员进行三轴气浮台的质心预调节，以及增加载荷后对三轴气浮台进行质心预调节；
[0013]所述载荷质量特性测量装置位于三轴气浮台系统外侧，用户添加载荷前进行测量以获得载荷的质量、尺寸和质心信息。
[0014]进一步地，所述数字化智能模块对三轴气浮台进行分区，将三轴气浮台的顶层为圆形，等分为a1、a2、a3，b1、b2、b3，c1、c2、c3，d1、d2、d3的12个扇形区域；
[0015]三轴气浮台的中层为圆形，对应顶层的划分位置等分为A1、A2、A3，B1、B2、B3，C1、C2、C3，D1、D2、D3的12个扇形区域；
[0016]三轴气浮台的底层为圆形，对应顶层的划分位置等分为A1
’
、A2
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、A3
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，B1
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、B2
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、B3
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，C1
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、C2
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、C3
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，D1
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、D2
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、D3
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的12个扇形区域。
[0017]进一步地，所述数字化智能模块包含三轴气浮台固有载荷的信息，包括各个载荷的尺寸和安装位置，能够给出气浮台当前状态下的质心和体心的相对位置信息，以及气浮台当前空余位置信息的精准描述；以此进行质心预调节和载荷质心预调节；
[0018]数字化智能模块的质心预调节为根据当前质心和体心的相对位置，即x轴、y轴、z轴坐标，得出质量块的安装区域、x轴及y轴坐标、和推荐质量(kg)；
[0019]数字化智能模块的新增载荷质心后气浮台预调节功能需要设置新增载荷的长(mm)、宽(mm)、高(mm)和质量(kg)，以此得出推荐的安装区域、x轴及y轴坐标；并根据新增载荷的信息得到新的质量块推荐安装位置和质量，以此进行调平。
[0020]一种卫星姿控全物理模拟平台质量特性数字化智能调整方法：
[0021]所述方法具体包括以下步骤：
[0022]步骤一：根据三轴气浮台设计文件，数字化智能模块得到初始状态下的质心三维位置、体心三维位置，同时，数字化智能模装将三轴气浮台设计文件中各个模块的质量、尺寸存入数据库中；
[0023]步骤二：数字化智能模块对三轴气浮台进行分区，
[0024]步骤三：数字化智能模块得到三轴气浮台初始状态，结合全局观测相机，得出配重块的数据及放置位置；
[0025]步骤四：当希望增加其他载荷时，在数字化智能模块中输入新增载荷的信息；随后自动储存该载荷信息并结合当前每个分区的占位情况得出新增载荷的推荐安装位置；然后根据步骤三给出推荐的配重块安装位置，在保证三轴气浮台稳定的状态下进行配重块的增加。
[0026]进一步地，在步骤一中，所述初始状态未添加除气浮台固有载荷外的用户载荷，并且三轴气浮台在设计时满足质心在体心的下方，以免倒台。
[0027]进一步地，在步骤三中，数字化智能模块得到三轴气浮台初始状态下的质心体心位置信息后，首先根据公式ml+Md＝0将质心和体心重合；
[0028]其中m为需要添加的质量块的质量，M为当前气浮台总质量，l为体心与添加配平块的距离向量，d为体心与质心的距离向量；
[0029]数字化智能模块再预估出安装配平质量块的位置；并通过全局测量相机会综合判断对应位置能否有足够空间安放配平块，
[0030]然后综合步骤一中给出的质心体心的相对位置，求出体心与添加质量块的距离向量l，根据步骤一数据库得到当前气浮台总质量M和体心与质心的相对距离d，即可求出需要添加的质量块的质量，最后在相应位置添加配平块。
[0031]一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0032]一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0033]本专利技术有益效果
[0034]本专利技术通过智能分区定位工装、全局观测相机和数字化智能模块的协同作用，可以实现对平台质量特性的精确调整，保证平台的平衡和稳定；数字化智能模块可以快速获取初始状态下的质心和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星姿控全物理模拟平台质量特性数字化智能调整装置，其特征在于：所述质量特性数字化智能调整装置包括三轴气浮台、全局观测相机、数字化智能模块和载荷质量特性测量装置：所述三轴气浮台分顶中底三层，三层台面上均分布有智能分区定位工装，所述智能分区定位工装用于帮助用户迅速找到推荐安装区域并精准安装定位；三轴气浮台的顶层、中层和底层均可放置载荷，同时顶层配置砝码，以进行配重；三轴气浮台的底层可以放置配重块，用于增加或减少质量块，完成预调平衡；所述全局观测相机位于三轴气浮台系统外部，用于实时观测三轴气浮台仪表平台上的载荷和配重块的占位情况并将信息传输给所述数字化智能模块，进行位置分配；所述全局观测相机还用于建立设备的三维空间信息，进行三维空间重建并发送给数字化智能模块进行分析和显示；所述数字化智能模块能够指导操作人员进行三轴气浮台的质心预调节以及增加载荷后对三轴气浮台进行质心预调节；所述载荷质量特性测量装置位于三轴气浮台系统外侧，用户添加载荷前进行测量以获得载荷的质量、尺寸和质心信息。2.根据权利要求1所述系统，其特征在于：所述数字化智能模块对三轴气浮台进行分区，三轴气浮台的顶层为圆形，等分为a1、a2、a3，b1、b2、b3，c1、c2、c3，d1、d2、d3的12个扇形区域；三轴气浮台的中层为圆形，对应顶层的划分位置等分为A1、A2、A3，B1、B2、B3，C1、C2、C3，D1、D2、D3的12个扇形区域；三轴气浮台的底层为圆形，对应顶层的划分位置等分为A1
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、A2
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、A3
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，B1
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、B2
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、B3
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，C1
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、D3
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的12个扇形区域。3.根据权利要求2所述系统，其特征在于：所述数字化智能模块包含三轴气浮台固有载荷的信息，包括各个载荷的尺寸和安装位置，能够给出气浮台当前状态下的质心和体心的相对位置信息，以及气浮台当前空余位置信息的精准描述；以此进行质心预调节；数字化智能模块的质心预调节为根据当前质心和体...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏红伟，乔鑫，马广程，王常虹，马长波，李莉，温奇咏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：