[发明专利]主动悬挂式卫星天线三维展开试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星天线用地面三维展开试验装置，具体地，涉及一种定位精度高、响应速度快的主动悬挂式卫星天线三维展开试验装置。

背景技术

为确保卫星型号在轨任务的成功执行，卫星活动部件及机构需要在地面进行充分的展开试验以进行展开性能、展开可靠性的验证和评估。对于卫星太阳翼、天线、磁强计等地面展开试验的重力补偿方法有很多种，主要包括气浮和悬挂两种方式。其中，悬挂式重力补偿，按有无控制系统，可分为被动式和主动式，所说的“主动”和“被动”是针对重力的平衡方法中有没有可控的驱动系统来确定的。

被动悬挂式重力补偿装置是应用定滑轮、动滑轮、绳索和质量块，通过悬挂的配重对悬挂的实验对象进行重力补偿，使其处于失重环境下的自由状态。此种悬挂方式在整个展开过程中，在导轨与轴承间存在摩擦阻力，增大了活动部件展开的阻力，导致其悬挂系统的绳索滞后与活动部件运动，从而出现地面模拟与在轨展开试验不一致的问题。且由于空气阻力和导轨间摩擦阻力等的影响，导致地面展开试验时间延长。

主动悬挂法可以很好的解决被动悬挂法的不足，如附加质量和摩擦干扰等问题，通过引入可控电机、来调节绳索竖直拉力达到重力补偿，并配有一个随动装置来实时平衡其拉力，其控制精度采用精密伺服运动控制系统，相比被动式控制悬挂系统，可以达到较高的精度水平，是目前悬挂法的发展趋势，但是其研究难度较大，未能得到广泛应用。

本发明提供一种主动悬挂式卫星天线三维展开试验装置，经对现有技术的文献检索发现，目前还没有发现能用于卫星天线的主动式地面三维展开试验装置。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种主动悬挂式卫星天线三维展开试验装置。

根据本发明的一个方面，提供一种主动悬挂式卫星天线三维展开试验装置，包括：控制器、二维水平运动机构、竖直方向恒张力调节机构、角度测量机构、支撑机构和升降机构，支撑机构与升降机构连接，二维水平运动机构分别与升降机构和支撑机构连接，竖直方向恒张力调节机构与二维水平运动机构连接，角度测量机构与竖直方向恒张力调节机构连接，控制器分别与二维水平运动机构、竖直方向恒张力调节机构及角度测量机构连接。

优选地，二维水平运动机构包括：X方向伺服电机、Y方向伺服电机、X方向直线运动单元和Y方向直线运动单元，X方向伺服电机与控制器连接，X方向伺服电机包括X方向电机和X方向减速机，X方向直线运动单元包括同步轴、两个X方向导轨和两个X方向滑块，Y方向伺服电机与控制器连接，Y方向伺服电机包括Y方向电机和Y方向减速机，Y方向直线运动单元包括Y方向导轨和Y方向滑块；其中，

两个X方向导轨平行设置，同步轴连接至两个X方向导轨的一端，X方向电机与X方向减速机连接，X方向减速机连接至同步轴的一端，两个X方向滑块分别设置在两个X方向导轨上；

Y方向导轨两端分别与两个X方向滑块连接，Y方向电机与Y方向减速机连接，Y方向减速机连接至Y方向导轨的一端，Y方向滑块设置在Y方向导轨上。

优选地，二维水平运动机构运动范围为：1.5m（X方向）╳1m（Y方向），且二维水平运动机构水平方向的运动速度最大为0.4m/s。

优选地，竖直方向恒张力调节机构包括：力矩电机、升降筒、拉力传感器和第一安装板，第一安装板包括水平连接板和竖直连接板，水平连接板与Y方向滑块连接，竖直连接板与水平连接板，且竖直连接板和水平连接板相互垂直，力矩电机设置在竖直安装板一侧与竖直安装板连接，升降筒设置在竖直安装板另一侧，升降筒进一步包括卷轴和钢丝绳，卷轴穿过竖直安装板与力矩电机连接，钢丝绳一端与卷轴连接，另一端穿过水平安装板末端与拉力传感器连接，拉力传感器与控制器连接。

优选地，竖直方向恒张力调节机构还包括钢丝绳导向装置，钢丝绳导向装置设置在水平安装板上与钢丝绳连接。

优选地，角度测量机构包括：两个编码器、第二安装板、X方向角度测量板和Y方向角度测量板，其中，

第二安装板为一体结构，其设置在第一安装板的水平连接板下方与水平连接板连接，且第二安装板的中心与钢丝绳的位置相对应，第二安装板包括四个安装面，四个安装面内部围成中空结构，四个安装面相交的四个角上设置有螺纹孔，第二安装板通过螺纹孔由螺栓固接至第一安装的水平连接板；