[发明专利]一种电惯量模拟方法

说明书

一种电惯量模拟方法，属于惯量模拟试验系统领域。本发明包括步骤1.转位臂关节驱动系统根据角位置指令输出一个角位置信号，经转位臂关节驱动电机的编码器检测，将采集到的信号实时反馈给控制器和计算机，并经微分运算得到角速度及角加速度信号；步骤2.根据要模拟的惯量，由公式T＝Jα，计算得出要模拟大小为J的惯量，及所需的扭矩电机加载力矩T，并将该力矩作为扭矩电机加载系统的指令力矩输入到扭矩加载电机驱动器，控制扭矩加载电机运动；步骤3.扭矩传感器及联轴器与扭矩加载电机连接，实时采集扭矩加载电机的输出力矩并反馈给控制器，实现力矩的闭环控制。本发明应用于惯量模拟试验领域。

技术领域

本发明涉及一种空间站转位机构电惯量模拟试验方法，属于惯量模拟试验系统领域。

背景技术

中国国际空间站是未来中国重要的战略布局与筹划。因空间站质量重、体积大，需分批次将空间站各舱体发射到太空中，并在太空中组装。在组装过程中，各个舱体首先要与核心舱在运动方向轴向对接，然后在转位机构的作用下进行转位，从而沿核心舱各个面的方向与核心舱完成对接，最终建成空间站。

在太空中空间站舱体进行转位时，由于太空空间站中存在惯性，各舱体都在高速运动，稍有偏差就会造成转位失败，对舱体在侧向的对接造成困难，因此需要在地面进行空间站舱体的半实物仿真，研究惯量模拟试验系统来模拟在太空进行转位的试验舱，对空间转位臂的性能进行测试。

现有的模拟方式大多采用机械惯量模拟，机械惯量模拟主要通过飞轮装置实现，利用飞轮的转动来模拟转位臂关节受到机械惯量时产生的阻力矩。

但是这种模拟方式模拟所产生的力矩、振荡力矩和制动力矩大，并且整个系统的加载稳定性、快速性和准确性不高，因此需要提出一种惯量模拟方法。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种电惯量模拟系统，包括扭矩电机加载系统、转位臂关节驱动系统、计算机、控制器和扭矩传感器及联轴器；

扭矩电机加载系统包括扭矩加载电机驱动器和扭矩加载电机，扭矩加载电机驱动器与扭矩加载电机电连接；

转位臂关节驱动系统包括转位臂关节驱动电机驱动器和转位臂关节驱动电机，转位臂关节驱动电机为带有编码器的驱动电机，转位臂关节驱动电机驱动器与转位臂关节驱动电机电连接；

转位臂关节驱动电机和扭矩加载电机之间通过扭矩传感器及联轴器连接在一起，控制器分别与扭矩传感器及联轴器、扭矩加载电机驱动器和转位臂关节驱动电机驱动器建立连接，计算机与控制器建立双向信息传输；

一种电惯量模拟方法,包括以下步骤：

步骤1.转位臂关节驱动系统根据角位置指令输出一个角位置信号，经转位臂关节驱动电机的编码器检测，将采集到的信号实时反馈给控制器和计算机，并经微分运算得到角速度及角加速度信号；

步骤2.根据要模拟的惯量，由公式T＝Jα，计算得出要模拟大小为J的惯量，及所需的扭矩电机加载力矩T，并将该力矩作为扭矩电机加载系统的指令力矩输入到扭矩加载电机驱动器，控制扭矩加载电机运动；

步骤3.扭矩传感器及联轴器与扭矩加载电机连接，实时采集扭矩加载电机的输出力矩并反馈给控制器，实现力矩的闭环控制。

优选的：所述步骤1中，控制器的控制方法为：