CN106527178A - 一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统 - Google Patents

一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106527178A
CN106527178A CN201610985437.4A CN201610985437A CN106527178A CN 106527178 A CN106527178 A CN 106527178A CN 201610985437 A CN201610985437 A CN 201610985437A CN 106527178 A CN106527178 A CN 106527178A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flexible
super
partial structurtes
ground
simulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610985437.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106527178B (zh
Inventor
刘付成
朱东方
孙禄君
孙俊
阳光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Aerospace Control Technology Institute
Original Assignee
Shanghai Aerospace Control Technology Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Aerospace Control Technology Institute filed Critical Shanghai Aerospace Control Technology Institute
Priority to CN201610985437.4A priority Critical patent/CN106527178B/zh
Publication of CN106527178A publication Critical patent/CN106527178A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106527178B publication Critical patent/CN106527178B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Abstract

本发明公开了一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，包含：龙门吊架；模拟墙，其设置在龙门吊架一侧且固接在地面；柔性载荷局部结构模拟件，其通过悬吊件悬吊在龙门吊架上；柔性结构零重力补偿系统，其设置在每个悬吊件与龙门吊架结合位置处；平台约束激励系统，其位于模拟墙与柔性载荷局部结构模拟件的一端之间；虚拟子结构约束激励系统，其位于柔性载荷局部结构模拟件的另一端上；地面测量系统，其设置在柔性载荷局部结构模拟件上，用于对柔性载荷局部结构模拟件状态信息的测量。本发明能有效验证动力学建模方法和控制方案的正确性和有效性，为超大尺度柔性航天器的高精度定向控制奠定试验基础。

Description

一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统
技术领域
本发明涉及航天器总体技术领域，特别涉及一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统。
背景技术
为了满足高分辨率空间遥感信息需求，形成高分辨率、全球覆盖的对地观测能力，需要发展带超大尺度柔性载荷的航天器。对于此类航天器，由于星上装载的天线尺寸非常大，在地面建立全尺寸试验模型困难较大，而且成本非常高，而采用缩比等效方式无法全面模拟超大尺度柔性航天器的动力学特性。因此，针对此类超大型柔性航天器的地面物理试验问题，提出了一种可行性方案。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
为了解决现有全尺寸地面试验系统建造困难和缩比尺寸地面试验系统无法全面模拟航天器的动力学特性问题，本发明目的是提供一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，通过所设计的柔性载荷局部结构模拟系统和平台约束激励系统、虚拟子结构约束激励系统，模拟超大尺度柔性航天器的动力学特性，有效验证动力学建模方法和控制方案的正确性和有效性，为超大尺度柔性航天器的高精度定向控制奠定试验基础。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，其特点是，包含：
龙门吊架；
模拟墙，其设置在龙门吊架一侧且固接在地面；
柔性载荷局部结构模拟件，其通过悬吊件悬吊在龙门吊架上；
柔性结构零重力补偿系统，其设置在每个悬吊件与龙门吊架结合位置处；
平台约束激励系统，其位于模拟墙与柔性载荷局部结构模拟件的一端之间；
虚拟子结构约束激励系统，其位于柔性载荷局部结构模拟件的另一端上；
地面测量系统，其设置在柔性载荷局部结构模拟件上，用于对柔性载荷局部结构模拟件状态信息的测量。
所述的柔性结构零重力补偿系统包含：活动设置在龙门吊架上的气浮底座和安装在气浮底座的恒力气缸；
所述的恒力气缸的活塞端与悬吊件相连，通过恒力气缸气体压力恒定，使得所述的悬吊件张力输出恒定。
所述的模拟墙的刚度至少比柔性载荷局部结构模拟件的刚度高5个量级以上。
所述的平台约束激励系统包含：一平台，其与柔性载荷局部结构模拟件相互耦合作用并将耦合作用的第一指令信号传送至平台约束激励系统。
所述的虚拟子结构约束激励系统包含一虚拟子结构，其与柔性载荷局部结构模拟件相互耦合作用并将耦合作用的第二指令信号传送至虚拟子结构约束激励系统。
该试验系统还包含地面控制台，用于监控仿真试验系统和传递试验动作指令。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过模拟墙为柔性结构模拟件提供约束界面，利用龙门吊架和柔性结构零重力补偿系统为柔性结构模拟件提供自由运动的微重力环境，采用柔性载荷局部结构模拟系统和平台约束激励系统实现航天器服务舱平台与柔性载荷间的相互耦合作用传递关系，采用柔性载荷局部结构模拟系统和虚拟子结构约束激励系统实现柔性载荷整体结构的动力学特性模拟，并利用地面测量系统和地面控制台实现对地面试验系统的状态信息测量和监控。
本发明解决了超大尺度柔性航天器在轨运行条件的模拟问题，提供了超大尺度柔性航天器控制系统技术地面验证系统方案。
附图说明
图1为本发明一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，包含：龙门吊架2；模拟墙1，其设置在龙门吊架一侧且固接在地面；柔性载荷局部结构模拟件4，其通过悬吊件8悬吊在龙门吊架上；柔性结构零重力补偿系统3，其设置在每个悬吊件8与龙门吊架2结合位置处；平台约束激励系统5，其位于模拟墙1与柔性载荷局部结构模拟件4的一端之间；虚拟子结构约束激励系统6，其位于柔性载荷局部结构模拟件4的另一端上；地面测量系统7，其设置在柔性载荷局部结构模拟件4上，用于对柔性载荷局部结构模拟件状态信息的测量。
上述的模拟墙1通过固接在地面为柔性结构模拟件提供界面约束关系，模拟墙的刚度至少比柔性载荷局部结构模拟件的刚度高5个量级以上。
上述的龙门吊架2为刚度和强度非常高的刚性支撑结构，结构刚度系数与模拟墙的刚度系统相当。
上述的柔性结构零重力补偿系统3包含：活动设置在龙门吊架上的气浮底座和安装在气浮底座的恒力气缸；所述的恒力气缸的活塞端与悬吊件相连，通过恒力气缸气体压力恒定，使得所述的悬吊件张力输出恒定，通过纵向恒张力补偿和横向低摩擦随动，在实现补偿柔性载荷局部结构模拟件重力的同时，不影响柔性载荷局部结构模拟件的动力学特性。
上述的平台约束激励系统5包含：一平台，其与柔性载荷局部结构模拟件相互耦合作用并将耦合作用的第一指令信号传送至平台约束激励系统，本实施例中平台具有6自由度，输出三个方向的空间力矩和角度，输出力矩大于200Nm，输出角度大于5°。
上述的虚拟子结构约束激励系统6包含一虚拟子结构，该虚拟子结构通过音圈电机产生电磁激励模拟柔性载荷虚拟子结构的动力学特性，输出柔性载荷虚拟子结构与柔性载荷局部结构模拟件相互耦合作用，并将耦合作用的第二指令信号传送至虚拟子结构约束激励系统，该虚拟子结构通过音圈电机产生电磁激励。
地面测量系统7主要是通过加速度计、光纤应变传感器和视觉测量系统测量柔性载荷局部结构模拟件的运动状态信息
该试验系统还包含地面控制台8，用于监控仿真试验系统和传递试验动作指令，嵌入RTX实时操作系统驱动平台约束激励系统和虚拟子结构约束激励系统。
综上所述，本发明一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，通过所设计的柔性载荷局部结构模拟系统和平台约束激励系统、虚拟子结构约束激励系统，模拟超大尺度柔性航天器的动力学特性，有效验证动力学建模方法和控制方案的正确性和有效性，为超大尺度柔性航天器的高精度定向控制奠定试验基础。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，其特征在于，包含：
龙门吊架；
模拟墙，其设置在龙门吊架一侧且固接在地面；
柔性载荷局部结构模拟件，其通过悬吊件悬吊在龙门吊架上；
柔性结构零重力补偿系统，其设置在每个悬吊件与龙门吊架结合位置处；
平台约束激励系统，其位于模拟墙与柔性载荷局部结构模拟件的一端之间；
虚拟子结构约束激励系统，其位于柔性载荷局部结构模拟件的另一端上；
地面测量系统，其设置在柔性载荷局部结构模拟件上，用于对柔性载荷局部结构模拟件状态信息的测量。
2.如权利要求1所述的超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，其特征在于，所述的柔性结构零重力补偿系统包含：活动设置在龙门吊架上的气浮底座和安装在气浮底座的恒力气缸；
所述的恒力气缸的活塞端与悬吊件相连，通过恒力气缸气体压力恒定，使得所述的悬吊件张力输出恒定。
3.如权利要求1所述的超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，其特征在于，所述的模拟墙的刚度至少比柔性载荷局部结构模拟件的刚度高5个量级以上。
4.如权利要求1所述的超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，其特征在于，所述的平台约束激励系统包含：一平台，其与柔性载荷局部结构模拟件相互耦合作用并将耦合作用的第一指令信号传送至平台约束激励系统。
5.如权利要求4所述的超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，其特征在于，所述的虚拟子结构约束激励系统包含一虚拟子结构，其与柔性载荷局部结构模拟件相互耦合作用并将耦合作用的第二指令信号传送至虚拟子结构约束激励系统。
6.如权利要求5所述的超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统，其特征在于，还包含地面控制台，用于监控仿真试验系统和传递试验动作指令。
CN201610985437.4A 2016-11-09 2016-11-09 一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统 Active CN106527178B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610985437.4A CN106527178B (zh) 2016-11-09 2016-11-09 一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610985437.4A CN106527178B (zh) 2016-11-09 2016-11-09 一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106527178A true CN106527178A (zh) 2017-03-22
CN106527178B CN106527178B (zh) 2019-04-30

Family

ID=58350381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610985437.4A Active CN106527178B (zh) 2016-11-09 2016-11-09 一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106527178B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109709822A (zh) * 2018-12-11 2019-05-03 上海航天控制技术研究所 一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置
CN109828477A (zh) * 2018-12-13 2019-05-31 上海航天控制技术研究所 Stewart平台的大型柔性航天器振动抑制方法
CN110095241A (zh) * 2019-02-20 2019-08-06 上海卫星工程研究所 分离式航天器舱间线缆刚度试验测定方法
CN110282165A (zh) * 2019-06-27 2019-09-27 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种空间旋转机构地面零重力调试装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0046151A1 (de) * 1980-08-19 1982-02-24 Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung zur Lagestabilisierung von elastischen Fahrzeugen
CA2611291A1 (en) * 2007-11-23 2009-05-23 Coretchi Lilian Dome
CN101937195A (zh) * 2010-09-29 2011-01-05 哈尔滨工业大学 航天器姿态控制半物理仿真系统
CN102650563A (zh) * 2011-12-20 2012-08-29 北京卫星环境工程研究所 航天器在轨微振动地面试验系统
CN105182798A (zh) * 2015-09-10 2015-12-23 哈尔滨工业大学 空间飞行器对地运动全物理仿真系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0046151A1 (de) * 1980-08-19 1982-02-24 Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung zur Lagestabilisierung von elastischen Fahrzeugen
CA2611291A1 (en) * 2007-11-23 2009-05-23 Coretchi Lilian Dome
CN101937195A (zh) * 2010-09-29 2011-01-05 哈尔滨工业大学 航天器姿态控制半物理仿真系统
CN102650563A (zh) * 2011-12-20 2012-08-29 北京卫星环境工程研究所 航天器在轨微振动地面试验系统
CN105182798A (zh) * 2015-09-10 2015-12-23 哈尔滨工业大学 空间飞行器对地运动全物理仿真系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
谭天乐，朱春艳，朱东方，宋婷，孙宏丽，顾玥，杨雨: "航天器微振动测试、隔离、抑制技术综述", 《上海航天》 *
韩飞，梁彦，漆全，齐乃明，夏齐: "航天器在轨分离运动与控制地面模拟试验系统", 《PROCEEDINGS OF THE 32ND CHINESE CONTROL CONFERENCE》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109709822A (zh) * 2018-12-11 2019-05-03 上海航天控制技术研究所 一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置
CN109709822B (zh) * 2018-12-11 2021-11-19 上海航天控制技术研究所 一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置
CN109828477A (zh) * 2018-12-13 2019-05-31 上海航天控制技术研究所 Stewart平台的大型柔性航天器振动抑制方法
CN109828477B (zh) * 2018-12-13 2021-12-21 上海航天控制技术研究所 Stewart平台的大型柔性航天器振动抑制方法
CN110095241A (zh) * 2019-02-20 2019-08-06 上海卫星工程研究所 分离式航天器舱间线缆刚度试验测定方法
CN110095241B (zh) * 2019-02-20 2022-03-25 上海卫星工程研究所 分离式航天器舱间线缆刚度试验测定方法
CN110282165A (zh) * 2019-06-27 2019-09-27 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种空间旋转机构地面零重力调试装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106527178B (zh) 2019-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106527178A (zh) 一种超大尺度柔性航天器地面物理仿真试验系统
Lu et al. Experimental and analytical study on vibration control effects of eddy-current tuned mass dampers under seismic excitations
CN103454400B (zh) 用于岩土工程大型立体综合模拟试验台的模型箱
Chen et al. Numerical simulation of shaking table test on utility tunnel under non-uniform earthquake excitation
EP2688055A1 (en) Machine that simulates the movement produced during transport
CN113587978B (zh) 一种穿越断裂带隧道的抗震与抗剪试验模拟系统及方法
CN103454103B (zh) 用于岩土工程大型立体综合模拟试验台的加载装置
Antunes et al. Dynamic monitoring and numerical modelling of communication towers with FBG based accelerometers
CN107860662A (zh) 一种大型深水主被动联合波浪补偿装置全系统陆上试验方法
CN108871715A (zh) 抗震支吊架的抗侧刚度检测装置及其检测方法
CN103175642B (zh) 转臂式轴箱测力装置及其方法
CN101832850B (zh) 坠撞安全试验机
CN205067035U (zh) 一种叠层剪切箱
CN110282154B (zh) 一种发动机安装系统静强度试验假件
CN203011660U (zh) 新型多轴向振动测试系统
Derkx et al. Dynamic tests and simulation of earthquakes in the LCPC’s centrifuge
El-Bayoumi et al. Dynamic analysis of high rise seismically isolated buildings
CN207964062U (zh) 一种在轨质量测量仪地面校准装置
Combescure et al. Structural analysis and optimization of the ITER-Tokamak complex
Yi et al. Embedded transmissibility function analysis for damage detection in a mobile sensor network
CN206270033U (zh) 减隔震装置多功能试验机
CN201666846U (zh) 坠撞安全试验机
Zhang The concept and development of smart structures technologies for long-span cable-supported bridges
Haas Numerical (FEA) evaluation of crane end buffer impact forces
Xu et al. Seismic response mitigation of a long-span tower bridge with two types of constraint system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant