[发明专利]气浮平面运动平台的质量补偿系统

说明书

技术领域

本发明属于地面全物理仿真领域，涉及一种气浮平面运动平台的质量补偿系统。

背景技术

随着人们对外太空的探索，将研制的卫星置于气浮仿真平台进行仿真测试，以此降低研究成本，提高卫星执行任务的成功率，已经成为研制发射卫星的必要步骤。控制技术和计算机技术的发展，以及新型材料的开发运用，使得仿真平台体积变小，刚度加大，承载能力更高。此外科学技术的进步还使得仿真平台的控制精度以及位资精度都有了极大的提高。

如果一个质点具有沿着x轴、y轴、z轴三个直角坐标轴方向的直线移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度(即Rx，Ry，Rz)，那么就可以称这个物体具有六个自由度。六自由度气浮平台是一种在其允许的工作范围内完成任意空间运动的运动模拟器，它不仅限于空间飞行器的实验模拟，也逐渐适用于其他各种方向，如航海时的模拟训练以及某些高精度、高成本的实验设备在投入使用之前的仿真测试。

在制造气动六自由度气浮平台时，传统的方法在气浮平台不同位置上安置喷气气嘴，依靠不同方向的气嘴喷气所产生的反作用力为气浮台提供平面运动的动力。为了平台整体结构的紧凑性、气路布线合理、增加气体存储量以便延长平台运动时间等因素，通常会将一部分气瓶安置于上平台台面上或悬挂于上平台台面下方。在进行运动模拟仿真实验时，由于高压储气瓶随着喷气泄压压力的降低，气瓶整体质量将产生变化，如果将气瓶设置在上台面上，气体重量的变化将引起上台面负载质量的变化，影响质量配平进而影响仿真试验的效果。

发明内容

为了解决安置于上平台的气瓶中高压气体重量变化会引起上台面负载质量的变化，进而影响仿真试验的问题，本发明提供了一种气浮平面运动平台的质量补偿系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种气浮平面运动平台的质量补偿系统，由1号储水腔、2号储水腔、水泵以及传输管道组成，1号储水腔悬挂于六自由度气浮台上平台下端，2号储水腔安置于六自由度气浮台下平台上，1号储水腔与2号储水腔通过传输管道与水泵相连。

采用本发明提供的质量补偿系统并不改变常用气瓶安置结构，储气气瓶仍固定于气浮台上台面，配重液体(这里采用水)从2号储水腔通过该传输管道随时导通到上台面1号储水腔。采用这种动态水路的传输方式，消除了气体质量变化对仿真试验的影响。

安置于上平台的各气瓶互相联通，且在出气口安装有高精度压力表，根据理想气体状态方程：

P·V＝n·R·T，

其中，P是指理想气体的压强，V为理想气体的体积，n表示气体物质的量，而T则表示理想气体的热力学温度，R是一个常量，为理想气体常数。

从上式可看出，如果能实时计算出上平台气瓶内部气压变化情况，就可相应得到气瓶内部所储气体变化的物质的量，进而可以得到气瓶内部因喷气而减少的气体质量m。

水泵工作时质量流量已知，假定为q，根据液体质量流量公式，在时间t内，所抽水质量m’为m’＝q·t，因此控制水泵工作时间即可控制一定质量的液体从2号储水腔到达1号储水腔，如果令m’＝m，就可起到补充上平台气体质量损失的作用。

本发明采用两个储水腔动态补给的方式，测量得到气瓶中损失的气体质量后将同等质量的配重液体靠水泵抽取至上平台储水腔。本发明保证了载物平台的质量稳定性，大大提高了仿真实验精度与可行性。

附图说明

图1为气浮平面运动平台的质量补偿系统原理示意图：

图中，1：上平台，2：下平台，3：储气气瓶，4：喷气气嘴，5：1号储水腔，6：水泵，7：2号储水腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限如此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种气浮平面运动平台的质量补偿系统，所述六自由度气浮实验平台有上平台1与下平台2(基座).上平台1一般安装有惯性测量单元、传感器、工控机等控制设备，喷气气嘴，气瓶及气路导线等设备：下平台2一般安装有气足及其他辅助设备，起到固定作用。

如图1所示，将2号储水腔7安置于六自由度气浮台下平台2上，将1号储水腔5悬挂于六自由度气浮台上平台1下端，两者通过传输管道相连接，且水泵6提供动力将配重液体抽取到上平台1储水腔高度。

上平台1各气瓶互相联通，且在总出气口安装有高精度压力表，用于测量瓶内压力变化。

根据理想气体状态方程P·V＝n·R·T，可测算出一定时间内瓶内高压气体减少的物质的量。