[发明专利]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

摘要

本发明提供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，包括主从式非接触双超卫星，还包括多组采用主动气浮方式的气浮单元；每组气浮单元包括平面气浮装置和球面气浮装置，其中，球面气浮装置设置在平面气浮装置的顶部；主从式非接触双超卫星的载荷舱由一组气浮单元支撑在地面上，主从式非接触双超卫星的平台舱由另一组气浮单元支撑在地面上。本发明构型上采用两舱五自由度主动气浮，实现从两舱三维转动、两维平动这五个自由度验证主从式非接触双超卫星的原理可行性及姿态控制性能潜力评估的目的。

主权项

1.一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，包括主从式非接触双超卫星，其特征在于，还包括多组采用主动气浮方式的气浮单元；/n每组气浮单元包括平面气浮装置和球面气浮装置，其中，球面气浮装置设置在平面气浮装置的顶部；/n主从式非接触双超卫星的载荷舱由一组气浮单元支撑在地面上，主从式非接触双超卫星的平台舱由另一组气浮单元支撑在地面上；/n球面气浮装置包括球面轴承、球面轴承座、气罐；/n球面轴承与球面轴承座配合设置；/n球面轴承设置在载荷舱的底部或者平台舱的底部；/n球面轴承座设置有喷气通道和喷气口，喷气口通过喷气通道连通气罐的输出口；/n喷气口位于球面轴承座相对球面轴承的面上；/n平面气浮装置包括气足板、气罐；/n气足板设置有喷气通道和喷气口，喷气口通过喷气通道连通气罐的输出口；/n喷气口位于气足板的底面；/n球面气浮装置依靠气罐内的压缩气体在球面轴承、球面轴承座之间形成的气膜，使舱体浮起，从而实现近似无摩擦的相对运动条件，以模拟舱体在外层空间所受干扰力矩的力学环境，两舱的两维平动通过采用四个或多个平面气浮轴承将舱体浮起；/n载荷舱、平台舱这两舱通过非接触磁浮机构实现动静隔离，实现两舱在X、Y、Z轴方向上的姿态转动，以及X轴和Y轴方向上的平动，验证除重力方向上的其他五个方向上的双超卫星设计原理以及评估姿态控制潜力，两舱之间的动静隔离利用电磁力或静电力方式实现；荷舱以及平台舱均通过平面气浮装置在大理石平台上实现二维平动，并通过球面气浮装置球面轴承实现三维转动；/n所述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，具有：/n载荷舱姿态控制回路：设置在载荷舱(1)上的激光角位置传感器(12)、光纤陀螺13这些姿态敏感器提供载荷舱(1)的姿态角、姿态角速度这些信息，并反馈至设置在载荷舱(1)上的载荷舱姿态控制单元(15)，载荷舱姿态控制单元(15)根据载荷舱姿态信息产生相应动作指令，通入磁浮机构线圈相应的电流值，驱动非接触磁浮机构(3)产生控制力矩，控制载荷舱(1)达到预期的姿态指向精度和稳定度；/n平台舱相对姿态控制回路：非接触磁浮机构(3)上的距离测量装置检测两舱相对位置和相对速度，解算两舱相对姿态角和相对姿态角速度信息，反馈至平台舱(2)上的平台舱姿态控制单元(25)，平台舱姿态控制单元(25)根据两舱相对姿态信息解算出姿态控制指令并驱动外部执行机构产生姿态控制力矩，控制平台舱(2)的姿态在预定的精度内跟随载荷舱(1)的运动；/n平台舱相对位置控制回路：非接触磁浮机构(3)上的距离测量装置检测两舱相对位置和相对速度信息，并反馈给平台舱姿态控制单元(25)，平台舱姿态控制单元(25)解算出位置控制指令并驱动非接触磁浮机构(3)使其产生位置控制力，控制平台舱(2)与载荷舱(1)的相对位置保持在预期的阈值内。/n