[发明专利]三自由度半物理仿真系统的调平装置及其工作方法

权利要求书

1.三自由度半物理仿真系统的调平装置，其特征在于：其包括四套调平单元（1），每套调平单元包括：导轨（2）、斜装支架（3）、伺服电机（4）、编码器（5）、滑杆（6）、滑块（7）、第一U型支架（8）、螺母（11）、螺杆（12）、砝码（13）、电机控制器；

导轨通过斜装支架安装在试验平台（15）下方，伺服电机、编码器分别安装在导轨的上、下端，滑杆与伺服电机相连，滑块安装在滑杆上，在伺服电机带动下沿滑杆移动，第一U型支架固定在滑块上，螺杆贯穿第一U型支架的两端并通过螺母固定在第一U型支架上，砝码安装在螺杆上来配重，电机控制器控制伺服电机转动；

四个调平单元围绕圆周均匀分布在试验平台的侧下方， 调平装置控制盒安装在试验平台上并通过电机控制器来控制伺服电机转动，并带动滑块上的砝码移动，达到配平的目的，同时调平装置控制盒内有倾角仪，用于检测试验平台摆动的角度。

2.根据权利要求1所述的三自由度半物理仿真系统的调平装置，其特征在于：所述滑块为两个，第一U型支架通过螺钉固定在两个滑块上。

3.根据权利要求2所述的三自由度半物理仿真系统的调平装置，其特征在于：两个滑块中上面的一个表面带标志线（14）。

4.根据权利要求3所述的三自由度半物理仿真系统的调平装置，其特征在于：在所述导轨的下方设置配重延长板（10）。

5.根据权利要求4所述的三自由度半物理仿真系统的调平装置，其特征在于：该调平单元还包括第二U型支架（9），其固定在配重延长板，螺杆贯穿第二U型支架的两端并通过螺母固定在第二U型支架上，砝码安装在螺杆上来配重。

6.根据权利要求5所述的三自由度半物理仿真系统的调平装置，其特征在于：该调平单元还包括L型转接板，电机控制器通过L型转接板固定到试验平台的下方。

7.根据权利要求6所述的三自由度半物理仿真系统的调平装置，其特征在于：所述导轨具有刻度。

8.根据权利要求7所述的三自由度半物理仿真系统的调平装置，其特征在于：所述斜装支架与试验平台的夹角为120°、135°、或150°。

9.根据权利要求1所述的三自由度半物理仿真系统的调平装置，其特征在于：所述伺服电机为步进电机或直线电机。

10.根据权利要求7所述的三自由度半物理仿真系统的调平装置的工作方法，其特征在于：其包括以下步骤：

（1）打开气站给气浮支撑座供气，使得气浮半球悬浮在气浮支撑座的球窝中，根据试验平台的偏摆方向，在试验平台偏摆朝上方位的配重延长板上增加砝码，当试验平台不再与限位保护装置接触，且呈现一定的周期性摆动时，则试验平台大致配平，且中心位于气浮半球球心的下方；

（2）启动调平装置控制盒，通过电机控制器控制伺服电机，带动滑块及上方砝码沿导轨斜向上或斜向下移动，从而实现试验平台水平方向和竖直方向的微调节，通过一定时间，调平装置控制盒不断向电机控制器发出向中心位置调整的指令，使得4个方向的滑块移动使试验平台摆动幅度逐渐减小，实现基本平衡；配平过程中判断质心位置方式为，当质心位于球心中轴线上方，则试验平台会倒向一侧，当质心位于球心中轴线下方时，试验平台摆动幅度越小，质心越靠近球心；此时，试验平台的干扰力最小，达到微重力、低摩擦的试验环境；

（3）完成配平后，关闭配平装置控制盒，通过姿态控制控制反作用飞轮转动，带动试验平台翻滚，实现反作用飞轮的姿态控制，达到模拟反作用飞轮在太空中工作时的效果。