多自由度气浮平台稳压装置及稳压方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多自由度气浮平台在环境受限情况下的稳压装置及稳压方法，属于全物理仿真领域。
【背景技术】
[0002]航天器在投入使用之前，必须进行地面的物理仿真试验。目前，随着我国航空航天技术的不断发展，也带动了仿真领域的不断进步。模拟外太空的无摩擦微重力环境和姿态控制是物理仿真平台急需要解决的问题。
[0003]多轴气浮平台是地面测量、导航、网络通信和编队控制等全物理仿真试验的核心部件，是整个地面仿真器的支撑部分，为地面仿真实验提供基础。气浮平台依靠压缩空气后在空气轴承上形成的气膜支撑，实现微摩擦和微阻尼运动。在模拟太空中交汇对接等实验项目当中，如何实现航天器的自由漂浮状态是至关重要的。
[0004]现有技术实现气浮平台的自由漂浮状态中，专利CN1986337提出的三维气浮平台与气压式重力补偿，提出的控制结构复杂，稳压能力较弱。
【发明内容】
[0005]本发明目的是为了解决现有多自由度气浮平台的控制结构复杂、控制精度较差、稳压能力较弱的问题，提供了一种多自由度气浮平台稳压装置及稳压方法。
[0006]本发明所述多自由度气浮平台稳压装置，它包括气浮轴，气浮轴包括气浮轴承外套和气浮轴承内套，气浮轴承内套安装在气浮轴承外套中空的气腔里，且气浮轴承内套沿气浮轴承外套内侧壁作垂直方向运动；气浮轴承内套的上端连接在气浮平台上；气浮轴承外套的内侧壁上安装有多个喷嘴；气浮轴承外套的内侧壁上设置有测量中空气腔压力的压力传感器；且喷嘴和压力传感器位于气浮轴承内套下端与气浮轴承外套下端之间；
[0007]该稳压装置还包括气瓶、一级减压阀、二级减压阀、比例电磁阀、三级减压阀、开关和基准气腔，气瓶的气体输出端连接一级减压阀的气体输入端，一级减压阀的气体输出端连接二级减压阀的气体输入端，二级减压阀的气体输出端同时连接比例电磁阀的气体输入端和三级减压阀的气体输入端，比例电磁阀的气体输出端同时连接多个喷嘴，三级减压阀的气体输出端同时连接基准气腔的第一气体输入端和第二气体输入端，开关串联在三级减压阀和基准气腔的第二气体输入端之间。
[0008]本发明所述多自由度气浮平台稳压装置的稳压方法，该稳压方法的具体过程为:
[0009]步骤1、打开气瓶，打开开关，打开比例电磁阀；
[0010]步骤2、压力传感器检测气浮轴承外套气腔内的压强，获得压强返回值；
[0011]步骤3、判断压强返回值与设定值之差的绝对值是否小于0.02bar，如果是则执行步骤4，如果否则返回执行步骤2 ;
[0012]步骤4、关闭开关；
[0013]步骤5、判断压强返回值与设定值是否相等，如果否则执行步骤6，如果是则气浮台稳压完成；
[0014]步骤6、调节比例电磁阀，然后返回步骤5。
[0015]本发明的优点:本发明所述的多自由度气浮平台的稳压装置提供了一种简单、可靠并且控制精度高的稳压结构。为实现空间交汇对接等全物理仿真试验提供了可靠的技术保障。
【附图说明】
[0016]图1是本发明所述多自由度气浮平台稳压装置的结构示意图；
[0017]图2是本发明所述多自由度气浮平台稳压装置的电气原理图。
【具体实施方式】
[0018]【具体实施方式】一:下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述多自由度气浮平台稳压装置，它包括气浮轴，气浮轴包括气浮轴承外套I和气浮轴承内套2，气浮轴承内套2安装在气浮轴承外套I中空的气腔里，且气浮轴承内套2沿气浮轴承外套I内侧壁作垂直方向运动；气浮轴承内套2的上端连接在气浮平台上；气浮轴承外套I的内侧壁上安装有多个喷嘴3 ;气浮轴承外套I的内侧壁上设置有测量中空气腔压力的压力传感器12 ;且喷嘴3和压力传感器12位于气浮轴承内套2下端与气浮轴承外套I下端之间；
[0019]该稳压装置还包括气瓶5、一级减压阀6、二级减压阀7、比例电磁阀8、三级减压阀9、开关10和基准气腔11，气瓶5的气体输出端连接一级减压阀6的气体输入端，一级减压阀6的气体输出端连接二级减压阀7的气体输入端，二级减压阀7的气体输出端同时连接比例电磁阀8的气体输入端和三级减压阀9的气体输入端，比例电磁阀8的气体输出端同时连接多个喷嘴3，三级减压阀9的气体输出端同时连接基准气腔11的第一气体输入端和第二气体输入端，开关10串联在三级减压阀9和基准气腔11的第二气体输入端之间。
[0020]本实施方式中，气浮轴承外套I中空的气腔用于均衡气体压力。
[0021]本实施方式中，一级减压阀6、二级减压阀7和三级减压阀9用于稳压。
[0022]【具体实施方式】二:本实施方式对实施方式一作进一步说明，气浮轴承外套I中空的气腔里填充有高压气体，在气浮轴承内套2沿垂直方向运动的过程中，气腔内的压强保持恒定。
[0023]【具体实施方式】三:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，气浮轴承外套I内部沿垂直方向设置有测量气浮轴承内套2位移的光栅尺4。
[0024]【具体实施方式】四:下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述多自由度气浮平台稳压装置的稳压方法，该稳压方法的具体过程为:
[0025]步骤1、打开气瓶5，打开开关10，打开比例电磁阀8 ;
[0026]步骤2、压力传感器12检测气浮轴承外套I气腔内的压强，获得压强返回值；
[0027]步骤3、判断压强返回值与设定值之差的绝对值是否小于0.02bar,如果是则执行步骤4，如果否则返回执行步骤2 ;
[0028]步骤4、关闭开关10;
[0029]步骤5、判断压强返回值与设定值是否相等，如果否则执行步骤6，如果是则气浮台稳压完成；
[0030] 步骤6、调节比例电磁阀8，然后返回步骤5。
【主权项】
1.多自由度气浮平台稳压装置，其特征在于，它包括气浮轴，气浮轴包括气浮轴承外套(I)和气浮轴承内套(2)，气浮轴承内套(2)安装在气浮轴承外套(I)中空的气腔里，且气浮轴承内套⑵沿气浮轴承外套⑴内侧壁作垂直方向运动；气浮轴承内套⑵的上端连接在气浮平台上；气浮轴承外套(I)的内侧壁上安装有多个喷嘴(3);气浮轴承外套(I)的内侧壁上设置有测量中空气腔压力的压力传感器(12);且喷嘴(3)和压力传感器(12)位于气浮轴承内套(2)下端与气浮轴承外套(I)下端之间； 该稳压装置还包括气瓶(5)、一级减压阀(6)、二级减压阀(7)、比例电磁阀(8)、三级减压阀(9)、开关(10)和基准气腔(11)，气瓶(5)的气体输出端连接一级减压阀(6)的气体输入端，一级减压阀(6)的气体输出端连接二级减压阀(7)的气体输入端，二级减压阀(7)的气体输出端同时连接比例电磁阀⑶的气体输入端和三级减压阀(9)的气体输入端，比例电磁阀(8)的气体输出端同时连接多个喷嘴(3)，三级减压阀(9)的气体输出端同时连接基准气腔(11)的第一气体输入端和第二气体输入端，开关(10)串联在三级减压阀(9)和基准气腔(11)的第二气体输入端之间。2.根据权利要求1所述的多自由度气浮平台稳压装置，其特征在于，气浮轴承外套(I)中空的气腔里填充有高压气体，在气浮轴承内套(2)沿垂直方向运动的过程中，气腔内的压强保持恒定。3.根据权利要求1所述的多自由度气浮平台稳压装置，其特征在于，气浮轴承外套(I)内部沿垂直方向设置有测量气浮轴承内套(2)位移的光栅尺(4)。4.基于权利要求1所述多自由度气浮平台稳压装置的稳压方法，其特征在于，该稳压方法的具体过程为: 步骤1、打开气瓶(5)，打开开关(10)，打开比例电磁阀(8); 步骤2、压力传感器(12)检测气浮轴承外套(I)气腔内的压强，获得压强返回值； 步骤3、判断压强返回值与设定值之差的绝对值是否小于0.02bar，如果是则执行步骤4，如果否则返回执行步骤2 ; 步骤4、关闭开关(10)； 步骤5、判断压强返回值与设定值是否相等，如果否则执行步骤6，如果是则气浮台稳压完成； 步骤6、调节比例电磁阀(8)，然后返回步骤5。
【专利摘要】多自由度气浮平台稳压装置及稳压方法，属于全物理仿真领域，本发明为解决现有多自由度气浮平台的控制结构复杂、控制精度较差、稳压能力较弱的问题。本发明所述多自由度气浮平台的稳压装置包括气浮轴，气浮轴包括气浮轴承外套和气浮轴承内套，气浮轴承内套安装在气浮轴承外套中空气腔里，且气浮轴承内套沿气浮轴承外套内侧壁作垂直方向运动；气浮轴承内套上端连接在气浮平台上；气浮轴承外套内侧壁上安装有喷嘴；气浮轴承外套内侧壁上设置有测量中空气腔压力的压力传感器；喷嘴和压力传感器位于气浮轴承内套与气浮轴承外套下端之间；它还包括气瓶、一级减压阀、二级减压阀、比例电磁阀、三级减压阀、开关和基准气腔。本发明用于全物理仿真试验。
【IPC分类】B64G7/00
【公开号】CN104960676
【申请号】CN201510409027
【发明人】李泽辉, 王岩, 崔莹, 彭汉章, 李宗哲, 刘启循
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月13日