[发明专利]一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置

权利要求书

1.一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置，其特征在于该装置由有效载荷胞元结构模拟件、支撑龙门架、恒张力气浮随动悬吊机构、结构约束激励系统、服务舱激励系统、数值模拟计算机和目标计算机组成；

所述有效载荷胞元结构模拟件为实际材料和全几何尺寸建造的柔性航天器整星；

所述支撑龙门架为所述有效载荷胞元结构模拟件提供刚性支撑；

所述恒张力气浮随动悬吊机构为所述有效载荷胞元结构模拟件提供水平方向和铅垂方向自由运动；

所述结构约束激励系统为所述有效载荷胞元结构模拟件提供有效载荷侧连接界面的作用力和作用力矩；

所述服务舱激励系统为所述有效载荷胞元结构模拟件提供服务舱侧连接界面的作用力和作用力矩；

所述数值计算机根据界面力和力矩传感器的测量数据，对除去所述有效载荷胞元结构模拟件表征部分的航天器动力学数学模型进行实时运算；

所述目标计算机根据界面相对位置、力和力矩指令，结算激励系统的运动指令信号;

数值模拟计算机根据力和力矩测量系统获取的有效载荷胞元结构模拟件连接界面第i步结构反力，作为当前时刻的输入参数对数值模型进行求解得到下一时刻第i+1步在连接界面的位移、速度和加速度信息，并将连接界面的位移、速度和加速度信息传递至目标计算机；然后由目标计算机将连接界面的位移、速度和加速度信息解算为激励系统伺服机构的运动指令，并将运动指令传送至伺服控制器，由伺服控制器驱动结构约束激励系统和服务舱约束激励系统运动，将第i+1步在连接界面的位移、速度和加速度激励施加到有效载荷胞元结构模拟件，实现实时迭代模拟。

2.如权利要求1所述的一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置，其特征在于，所述恒张力气浮随动悬吊机构包括气浮支撑托板、倒置气足和恒张力运动机构；所述气浮支撑托板为所述倒置气足提供水平运动平面，所述恒张力运动机构固定安装在所述倒置气足上，通过所述倒置气足的水平运动将所述恒张力运动机构始终保持在所述有效载荷胞元结构模拟件的悬吊点正上方，保证所述恒张力运动机构的运动方向与吊索始终在铅垂方向；所述恒张力运动机构的张力输出保持与所述有效载荷胞元结构模拟件的重力相同，并具有铅垂方向运动能力，保证所述有效载荷胞元结构模拟件铅垂方向运动。

3.如权利要求1所述的一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置，其特征在于，所述结构约束激励系统包括力和力矩测量系统、伺服控制系统、目标计算机、并联结构、音圈电机和模拟墙；所述音圈电机的定子与所述并联机构运动平面固定连接，所述音圈电机动子与所述有效载荷胞元结构模拟件的一侧固定连接；所述并联机构基座平面与所述模拟墙固定连接。

4.如权利要求1所述所述的一种大尺度柔性航天器整星地面半物理试验装置，其特征在于，所述服务舱激励系统包括力和力矩测量系统、伺服控制系统、目标计算机、并联结构和模拟墙构成；所述并联机构运动平面与所述有效载荷胞元结构模拟件的另一侧固定连接；所述并联机构基座平面与所述模拟墙固定连接。