可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置及方法

文档序号:35209114发布日期:2023-08-24 02:32阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置,其特征在于,其包括近零刚度支承组件、运动跟随组件、可调气浮平台组件和惯性力补偿组件,其中,近零刚度支承组件与运动跟随组件上下连接形成串联结构,所述串联结构通过气浮支承方式浮动设置在可调气浮平台组件上,惯性力补偿组件同时设置在近零刚度支承组件和运动跟随组件上,

2.如权利要求1所述的一种可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置,其特征在于,所述近零刚度支承组件包括顶板、底板、近零刚度弹性元件、气浮导轨和位移传感器,顶板与底板相互平行,顶板与外界的负载设备连接以支撑外界的负载设备,近零刚度弹性元件设置在顶板和底板之间,其由正刚度元件和负刚度元件并联而成,气浮导轨设置在近零刚度支承组件中央处,并位于顶板和底板之间,用于实现顶板和底板之间的无摩擦运动,还能限制除垂向自由度以外的其他自由度,位移传感器布置在顶板与底板之间,用于监测近零刚度弹性元件的高度变化。

3.如权利要求2所述的一种可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置,其特征在于,所述正刚度元件为金属螺旋弹簧,所述负刚度元件为无摩擦的磁负刚度件,所述位移传感器为光栅尺位移传感器、激光位移传感器或/和电涡流传感器,

4.如权利要求2或3所述的一种可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置,其特征在于,所述运动跟随组件包括恒力控制器和直线运动机构,直线运动机构与底板固连,恒力控制器通过接收所述位移传感器的反馈信号,驱动控制直线运动机构,保证顶板和底板之间的相对位移恒定,使得近零刚度弹性元件的形变近零,从而保证顶板对负载设备的支承力波动近零,所述直线运动机构为滚珠丝杠直线运动机构。

5.如权利要求4所述的一种可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置,其特征在于,可调气浮平台组件整体设置在外界的地基上,所述可调气浮平台组件包括气浮轴承、气浮平台、姿态角测量单元和十字柔性铰链,直线式柔性快、压电作动器和姿态角控制器,气浮轴承设置在气浮平台上面,用于连接可调气浮平台组件和运动跟随组件,十字柔性铰链分别与气浮平台底部和地基连接且位于气浮平台和地基之间,且位于靠气浮平台的中央处,十字柔性铰链用于限制气浮平台除绕x轴和y轴转动以外的自由度,直线式柔性块同样设置在气浮平台底部和地基之间且位于靠气浮平台的边缘处,压电作动器同样设置在气浮平台和地基之间,并且和十字柔性铰链、直线式柔性块相平行,姿态角测量单元设置在气浮平台的边缘处,姿态角测量单元用于实时监测气浮平台的姿态角信号,姿态角控制器用于接收姿态角测量单元实时监测获取的气浮平台的姿态角信号,还用于根据所述气浮平台的姿态角信号控制压电作动器实时调节气浮平台的姿态角。

6.如权利要求5所述的一种可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置,其特征在于,所述姿态角测量单元为激光跟踪仪或/和高精度陀螺仪。

7.如权利要求6所述的一种可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置,其特征在于,所述惯性力补偿组件包括惯性力补偿控制器和负载加速度传感器,负载加速度传感器安装在外界的负载设备上,其与惯性力补偿控制器相连,负载加速度传感器用于实时监测负载设备的加速度信号,并将该信号传递给惯性力补偿控制器,惯性力补偿控制器同时连接着运动跟随组件和可调气浮平台组件。

8.如权利要求7所述的一种可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置,其特征在于,所述负载加速度传感器为三轴加速度传感器,数量至少具有一个,安装在负载设备上或者近零刚度支承组件的顶板上,用于监测负载设备的加速度的变化,从而能够计算出需要补偿的附加质量的惯性力,

9.采用如权利要求1-8任一所述的装置实现零重力环境模拟的惯性力补偿方法,其特征在于,其具体包括下述步骤:

10.如权利要求9所述的惯性力补偿方法,其特征在于,s6中,近零刚度弹性元件的高度改变量的获取方法为:测量近零刚度弹性元件的高度值与力的变化曲线,通过变化曲线的力信号获得近零刚度弹性元件的高度改变量。


技术总结
本发明公开一种可补偿附加质量惯性力的零重力环境模拟装置及方法,属于微低重力模拟试验领域,装置包括近零刚度支承组件、运动跟随组件、可调气浮平台组件和惯性力补偿组件。近零刚度支承组件和运动跟随组件实现垂向零重力模拟,气浮平台实现水平向零重力模拟,惯性力补偿组件包括惯性力补偿控制器和负载加速度传感器。惯性力补偿控制器与负载加速度传感器相连,负载加速度传感器负责实时监测负载设备x、y、z三个方向的加速度,并将该加速度的信号传递给惯性力补偿控制器,通过控制运动跟随组件和可调气浮平台组件,实现高保真的平台惯性力补偿。本发明装置和方法响应速度快,精度高,能够实现大行程内高保真的零重力模拟试验。

技术研发人员:姜伟,陈辉,周睿,陈学东,吴九林
受保护的技术使用者:华中科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/14
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1