[实用新型]一种控制力矩陀螺自平衡测试实验装置

说明书

本实用新型公开了一种控制力矩陀螺自平衡测试实验装置，包括控制力矩陀螺组件、实验框架、滑台模组、升降机构；实验框架包括底座，以及与底座通过轴承连接且具有一个自由度的内框架；升降机构安装在滑台模组上，滑台模组以能够沿水平方向运动的方式布置在内框架的底部，控制力矩陀螺组件安装在升降机构上。本实用新型提供的控制力矩陀螺自平衡测试实验装置，可以改变系统重心的位置，研究控制力矩陀螺在系统重心发生变化时的自平衡性能，更加接近实际的复杂工况。

技术领域

本实用新型属于控制力矩陀螺技术领域，具体涉及一种控制力矩陀螺自平衡测试实验装置。

背景技术

陀螺稳定装置是一种以陀螺为敏感元件或执行元件，使被稳定对象在干扰因素作用下能相对大地坐标系保持方位不变或者在指令力矩的作用下使其按照给定规律相对惯性空间转动的陀螺装置。陀螺稳定装置按照陀螺力矩在稳定装置中的作用，可分为直接式陀螺稳定装置、间接式陀螺稳定装置、动力式陀螺稳定装置等。直接式陀螺稳定装置又被叫做控制力矩陀螺(CMG,control moment gyro)，是一种用陀螺力矩抵抗作用于被稳定对象上的干扰力矩，而使被稳定对象相对惯性空间保持方位的稳定的陀螺稳定装置。控制力矩陀螺由驱动转子高速转动的驱动电机、转子、转子支架和驱动支架做进给运动的进给电机组成，具有输出力矩大和响应速度快的特点。因此，控制力矩陀螺被广泛应用在空间站和大型卫星，进行姿态控制。现在也有研究人员将控制力矩陀螺应用在其它不稳定系统的姿态镇定中，如摩托车、双轮汽车的自平衡等。

控制力矩陀螺的性能取决于三个重要参数：转子的转动惯量，转子自转角速度，进动角速度。对于既定结构，转子的转动惯量是确定的；转子的自转角速度可根据实际情况对驱动电机进行控制；当系统重心发生倾斜时，根据倾斜方向不同，控制进动电机以不同方向的进动角速度转动，根据倾斜角度和重心高度不同，控制进动电机以不同大小的进动角速度转动。直接在工程中使用控制力矩陀螺稳定装置必定会使解决方法缺少说服力，需要完善控制力矩陀螺自平衡性能的科学严密性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种控制力矩陀螺自平衡测试实验装置，用于控制力矩陀螺在控制系统自平衡过程中的研究，可以实现控制力矩陀在竖直方向和水平方向移动，主要用于当例如摩托车、双轮汽车等不稳定系统的重心发生变化时，控制力矩陀螺控制整个系统自平衡性能的研究。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种控制力矩陀螺自平衡测试实验装置，包括控制力矩陀螺组件、实验框架、滑台模组、升降机构；

所述实验框架包括框架底座，以及与框架底座通过轴承连接且具有一个自由度的内框架；升降机构安装在滑台模组上，所述滑台模组以能够沿水平方向运动的方式布置在内框架的底部，所述控制力矩陀螺组件安装在所述升降机构上。

优选的，所述滑台模组包括滑台和丝杠，所述滑台螺纹连接所述丝杠，升降机构安装在滑台上。

优选的，所述控制力矩陀螺组件包括飞轮，以及与飞轮连接的高速电机，所述飞轮安装在飞轮支架上，飞轮支架通过螺钉安装在盘式电机上端面。

优选的，所述升降机构包含升降机构底座、连接板、螺纹旋钮、支撑杆、滑杆、移动杆和载物台；连接板包括第一连接板、第二连接板、第三连接板和第四连接板；滑杆包括第一滑杆和第二滑杆；盘式电机连接在载物台上。

优选的，升降机构底座一端的两侧分别与两个第一连接板的底部铰接，另一端两侧内面分别做有导槽；第一滑杆两端分别与两个第二连接板底部铰接，并安装在升降机构底座导槽里；位于升降机构底座同一侧的第一连接板和第二连接板的中部铰接；第二连接板顶部通过支撑杆与第三连接板底部铰接；第一连接板顶部通过移动杆与第四连接板底部铰接；第三连接板和第四连接板的中部铰接。

优选的，所述载物台一端与第四连接板的顶部铰接，另一端做有导槽。

优选的，第二滑杆两端分别与第三连接板顶部铰接，并安装在载物台的导槽里。