[发明专利]一种应用于航天教育的双火箭水平移动控制演示装置

说明书

本发明公开了一种应用于航天教育的双火箭水平移动控制演示装置，属于教学装置技术领域，本发明包括两个靠两侧相对设置的装置机架，两个所述装置机架之间靠两侧平行设有丝杠，所述装置机架之间在丝杠的一侧分别设有导杆。本发明的优点在于：①本发明基于火箭俯仰通道姿态稳定控制原理和传统的旋转倒立摆，研制一款既适用于青少年航天科普实物演示，又适用于控制原理应用实验教学的火箭智能稳定控制实验装置，培养学生对航天控制理论和控制方法的实际应用能力；②本发明以实物的形式向学生直观地展示抽象复杂的火箭姿态控制原理，这弥补了传统控制理论的实验脱离实际工程应用的缺点，顺应了国家航天知识普及的发展以及对航天文化的传播。

技术领域

本发明涉及教学装置技术领域，具体是指一种双火箭水平移动控制演示装置。

背景技术

航天技术的迅猛发展，在载人航天工程、空间站计划、嫦娥探月工程等多项重大工程计划中都取得了不锈成绩，这也引发了全民航天热的浪潮，航天知识也越来越成为大众想要学习、了解和掌握的知识。但是，航天技术的专业性强，让大部分的中小学生甚至非航天专业的大学生也很难理解。

2016年3月8日，国务院批复设立“中国航天日”，目的是激发全民尤其是青少年崇尚科学、探索未知、敢于创新的热情。为了响应号召，全国各省市多所中小学开设了航天相关基础性教学课程。当前，国内外相关航天教学模具缺乏，导致老师面向不具备一定专业基础知识的学生授课难度大大增加，这一现象激起了航天教学模具的进一步发展。

在火箭姿态稳定控制方面，由于控制原理内容比较抽象，控制对象比较复杂，属于非线性问题。通常火箭控制过程会采用模拟计算机或数字计算机进行仿真演示,不能很好地与工程实际结合,可视化程度不高，对于专业知识欠缺的青少年来说，学习理解起来有一定难度，无法实现航天知识的科教普及。

为了让青少年更直观地了解火箭姿态稳定控制的原理，基于传统的水平倒立摆，需要构建一种双向水平往复运动的火箭模型稳定装置，来演示火箭飞行时俯仰角的稳定控制，将工程实际应用与理论有机结合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是火箭控制过程仿真演示,不能很好地与工程实际结合,可视化程度不高、青少年学习理解困难的技术问题，提供一种适用于青少年航天科普实物演示的应用于航天教育的双火箭水平移动控制演示装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种应用于航天教育的双火箭水平移动控制演示装置，包括两个靠两侧相对设置的装置机架，两个所述装置机架之间靠两侧平行设有丝杠，所述装置机架之间在丝杠的一侧分别设有导杆，两个所述丝杠上分别连接有螺母，所述螺母的上方设有水平往复移动平台，所述水平往复移动平台与螺母之间固定连接有中空电机变速箱，所述水平往复移动平台的底部设有与导杆滑动配合的连接套管，所述中空电机变速箱在远离水平往复移动平台的一侧设有第一电机，两个所述水平往复移动平台上靠一侧底部分别设有第二电机和控制单元，所述第二电机的电机轴端部分别连接有摆杆角度编码器和联轴器，所述联轴器的顶端通过螺栓设有与联轴器垂直设置的旋转臂，所述旋转臂在远离丝杠的一侧端部设有夹持机构，所述夹持机构上设有旋臂角度编码器。

作为改进，所述夹持机构包括与旋转臂连接的旋转臂夹持件，所述旋臂角度编码器设置在旋转臂夹持件的侧面上，所述旋臂角度编码器上连接有摆杆夹持件，所述摆杆夹持件上设有摆杆。

作为改进，所述第一电机和第二电机均采用步进电机。

作为改进，所述水平往复移动平台为铝制矩形平台且在其底部设有加强筋。

作为改进，所述控制单元至少包括三个处理器。

作为改进，所述第二电机的电机轴贯穿水平往复移动平台设置且顶端与联轴器连接，所述摆杆角度编码器与第二电机的电机轴底端连接。

作为改进，所述摆杆和旋转臂均采用碳纤维材料制作。