[发明专利]一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统

说明书

本发明公开了一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，包括主动飞行器模拟器、目标飞行器模拟器、大理石气浮平台、地面试验综合监控系统以及系绳。本发明可在地面环境下，模拟零重力条件下的绳系组合体拖曳动力学特性，对绳系组合体的拖曳控制方案及技术进行试验验证。

技术领域

本发明涉及飞行器地面试验验证领域，尤其是涉及一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统。

背景技术

绳系组合体作为一个复杂柔性多体系统，动力学规律复杂、非线性显著，存在较多的不确定性，采用常规数学仿真的手段，不能达到有效验证拖曳运动和控制规律的目的。因此需开展绳系组合体拖曳移除地面试验，以掌握绳系组合体拖曳动力学与控制的规律，验证对非合作目标的拖曳移除控制策略及技术；提高对绳系动力学与控制的认识，修正控制方案和对测量设备及系绳收放装置的指标要求，为拖曳移除控制的工程实现提供重要支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，用于对绳系组合体拖曳动力学与控制特性进行试验验证。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，包括主动飞行器模拟器、目标飞行器模拟器、大理石气浮平台、地面试验综合监控系统以及系绳。

可选的，所述主动飞行器模拟器由支撑结构、冷喷气推力器组、惯测组合、控制计算机、供气气瓶、气足和系绳收放试验装置组成。

可选的，所述支撑结构为模拟器的主结构，用于承载模拟器上的所有设备；所述冷喷气推力器组用于提供主动飞行器模拟器三自由度控制和绳系组合体控制所需推力/力矩；所述惯测组合由加速度计和陀螺组成，用于测量主动飞行器模拟器的平动加速度和转动角速度。

可选的，所述控制计算机用于控制冷喷气推力器组和系绳收放试验装置工作；所述供气气瓶设置在所述支撑结构上，为冷喷气推力器组和气足供气。

可选的，所述气足设置在所述支撑结构底部，并置于所述气浮平台上；所述系绳收放试验装置设置在所述支撑结构上，用于绳系组合体的系绳收放和张力控制。

可选的，所述目标飞行器模拟器由支撑结构、冷喷气推力器组、惯测组合、控制计算机、供气气瓶和气足组成；利用惯测组合和冷喷气推力器组进行快速起旋，以实现失稳目标的运动特性模拟。

可选的，所述地面试验综合监控系统由地面综控模块和地面视觉测量模块组成。

可选的，所述地面综控模块通过无线网络与主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器连接，并向主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器发送控制指令，同时接受主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器返回的状态和位姿信息；所述地面视觉测量模块通过网线与所述地面综控模块连接，实时向所述地面综控模块发送测量数据，并由所述地面综控模块转发给所述主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器。

可选的，所述大理石气浮平台为由多块高平整度和水平度的大理石拼接而成，用于提供模拟器运动的有效支撑平台；所述系绳采用高强度的凯夫拉系绳，用于实现主动飞行器模拟器和目标飞行器模拟器之间的有效连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提出的基于系绳连接的柔性组合体拖曳移除控制地面试验验证系统，可实现零重力条件下的绳系组合体拖曳运动特性模拟，包括组合体平动和转动；并可实现基于系绳张力控制的失稳目标消旋控制、绳系组合体姿态机动控制和绳系组合体拖曳变轨控制的试验验证，从而达到在开展在轨试验前对关键环节和关键技术进行有效验证的目的，极大地降低了在轨试验的风险，提高了在轨飞行的可靠性。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步的说明。