[发明专利]基于气浮球窝主动跟随的内嵌式半物理仿真系统

说明书

本发明提供了基于气浮球窝主动跟随的内嵌式半物理仿真系统，平台舱和载荷舱通过磁浮机构连接，平台舱气浮球轴承组件与载荷舱气浮球轴承组件共球心设置，实现平台舱与载荷舱的Rx、Ry和Rz自由度共球心运动，平台舱平面止推气浮轴承和载荷舱平面止推气浮轴承，实现平台舱和载荷舱的X和Y自由度运动，在平台舱上通过设置在平台舱支撑杆上电动缸的主动控制，实现平台舱气浮球窝主动跟随平台舱气浮球的转动运动，本发明摆动角度大、承载能力高，同时显著增加平台舱气浮球轴承组件的垂向承载能力，降低了平台舱气浮球轴承组件的气浮球径尺寸，显著降低了装调难度和加工难度。

技术领域

本发明涉及航天器物理仿真领域，具体地，涉及一种基于气浮球窝主动跟随的内嵌式半物理仿真系统。

背景技术

伴随着科技的迅速发展，航天对地观测遥感任务逐渐朝高空间分辨率和高效率方向发展，而观测遥感的高空间分辨率和高效率主要取决于卫星载荷的指向精度、稳定性和敏捷机动性能。在传统的卫星平台中，大型太阳帆板等挠性附件以及飞轮、陀螺、驱动机构等活动部件是影响卫星载荷姿态指向精度、稳定度和敏捷机动性能的主要原因。

常规卫星设计中载荷舱与平台舱固连，其姿态跟随卫星平台进行控制，载荷舱的姿态精度主要取决于卫星平台的姿态控制精度，而卫星平台上的大型挠性附件又间接影响载荷舱的控制精度。因此采用载荷与平台固连的方式难以同时实现载荷姿态的超高稳定度、超高指向精度、超高敏捷性能。为了提高卫星载荷的指向精度和稳定性，进行有效的振动隔离和抑制。通过采用将平台与载荷进行物理分离的双体卫星形式，进而实现了载荷的高运动精度和运动速度，并成为下一代卫星平台的热点技术之一。为了实现对双体卫星平台的在轨性能验证，进行模拟失重及微干扰力矩空间环境的地面仿真实验就变得尤为重要，因此，需要满足运动要求的地面物理仿真地面测试系统。专利文献CN106467175A提出了一种双五自由度气浮主从式非接触双超卫星地面原理验证系统，在两个气浮台上分别放置载荷舱与平台舱，通过载荷舱与平台舱之间的磁浮机构进行实现两者的物理隔离与驱动控制。但该装置仅能在偏摆自由度方向上验证机动特性，对于俯仰方向，受磁浮机构中定子与动子的间隙以及垂向运动限制，无法进行试验验证。在翻滚方向，则需要载荷舱及所在气浮台的整理大范围运动，运动惯量大，且气管线缆等问题而难以完成。专利文献CN106516182A中提出一种双五自由度气浮主从非接触内含式双超卫星地面原理验证方法，通过载荷舱与平台舱的共球心运动，完成双体卫星在三个转动自由度上的指向精度、稳定性和敏捷机动试验验证。但该装置由于采用双五自由度气浮台的内含式构型，无法获得摆动角度大于20度的大角度机动测试，且该装置会造成外部五自由度气浮台中的气浮球轴承构成窄球环带气浮支撑结构，进而导致大型气浮球轴承加工难度极大，且气浮工作特性差。因此需要设计一种适应于验证双体卫星指向精度、稳定性和敏捷机动性能的新型物理仿真地面测试装置。

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基于气浮球窝主动跟随的内嵌式半物理仿真系统。

根据本发明提供的一种基于气浮球窝主动跟随的内嵌式半物理仿真系统，包括平台舱、载荷舱；载荷舱与平台舱通过磁浮机构连接；

磁浮机构的一端连接载荷舱支撑板，磁浮机构的另一端连接平台舱支撑板；

平台舱支撑板上方设置有力矩陀螺，驱动平台舱支撑板运动；

平台舱支撑板下方连接平台舱气浮球组件；

载荷舱支撑板下方连接载荷舱气浮球组件；

磁浮机构带动平台舱气浮球组件与载荷舱气浮球组件做共球心运动；

平台舱气浮球组件的下方设置平台舱可伸缩支撑组件，所述平台舱可伸缩支撑组件与平台舱气浮球组件连接。

优选地，所述平台舱气浮球组件的下方通过平台舱可伸缩支撑组件连接平台舱平动支撑板；

平台舱平动支撑板竖直下方设置有平台舱平面止推气浮轴承；