[发明专利]一种基于平衡梁的卫星附件振动挠性力矩模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及一种力矩模拟器，具体涉及一种挠性力矩模拟器。

背景技术

卫星控制系统半物理仿真是研制卫星过程中特有的一种仿真方法，它利用单轴气浮台 作为运动模拟器，也称气浮台仿真。卫星控制系统半物理仿真采用单轴气浮台模拟卫星本 体作为控制对象，控制系统采用卫星控制系统实物进行仿真。空间飞行器进行半物理仿真 时，就要在地面上模拟失重或无阻力等重要空间环境。

现有的一般柔性卫星姿态半物理仿真时，使用的都是单轴台上安装可伸展柔性板的形 式进行仿真。安装柔性板的方法会带来很多问题：1)安装柔性板不可能直接准确的等效出 卫星转动通过惯量，因为柔性板是直线电机带动而实现转动。2)柔性板的转动范围较小， 力矩不够大。

发明内容

本发明是为解决现有的柔性卫星姿态半物理仿真用的设备存在力矩控制不准确、控制 范围小和力矩小的问题，进而提供一种基于平衡梁的卫星附件振动挠性力矩模拟器。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种基于平衡梁的卫星附件振动挠性力矩 模拟器包括底座、三个平衡梁系统和三个圆光栅系统；

三个平衡梁系统竖向布置并组装为三轴力矩产生机构，三轴力矩产生机构安装在底座 上；

每个平衡梁系统包括平衡梁、驱动机构、基座和两个平衡配重块；三个平衡梁中的相 邻两个平衡梁的长度方向相垂直；每个驱动机构包括电机、电机座、电机连接块和轴；

每个平衡梁系统上的电机安装在电机座上，电机座安装在基座上，电机的输出端安装 有电机连接块，轴转动安装在基座上，轴的一端与电机连接块连接，轴与穿过基座上的平 衡梁的中部连接，平衡梁能沿轴的周向摆动，轴的另一端安装有能测量该轴的转角的圆光 栅系统，平衡梁的两端各安装有一个平衡配重块，轴的长度方向与平衡梁的长度方向垂直。

本发明的有益效果:本发明以圆弧电机直接作用平衡梁，使其带动惯量块转动，代替直 线电机与柔性板，使等效力矩控制更直接准确，可控范围变大，力矩更大。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图，图2是图1旋转后的立体结构示意图，图3是驱动 机构的立体结构示意图，图4是具体实施方式四的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图4说明，本实施方式的一种基于平衡梁的卫星附件振动 挠性力矩模拟器包括底座1、三个平衡梁系统2和三个圆光栅系统3；

三个平衡梁系统2竖向布置并组装为三轴力矩产生机构，三轴力矩产生机构安装在底 座1上；

每个平衡梁系统2包括平衡梁2-1、驱动机构2-2、基座2-3和两个平衡配重块2-4； 三个平衡梁2-1中的相邻两个平衡梁2-1的长度方向相垂直；每个驱动机构2-2包括电机 2-5、电机座2-6、电机连接块2-7和轴2-8；

每个平衡梁系统2上的电机2-5安装在电机座2-6上，电机座2-6安装在基座2-3上， 电机2-5的输出端安装有电机连接块2-7，轴2-8转动安装在基座2-3上，轴2-8的一端与 电机连接块2-7连接，轴2-8与穿过基座2-3上的平衡梁2-1的中部连接，平衡梁2-1能 沿轴2-8的周向摆动，轴2-8的另一端安装有能测量该轴的转角的圆光栅系统3，平衡梁 2-1的两端各安装有一个平衡配重块2-4，轴2-8的长度方向与平衡梁2-1的长度方向垂直。

本实施方式的平衡梁系统采用钢质材料构成，平衡梁采用方钢管型加工而成，额定转 动惯量为10.5Kgm²(最小惯量2.8Kgm²)，平衡梁系统采用精密滚动轴承支撑。平衡梁系统 的平衡梁的总长度约为700mm，基座的总高度为580mm；平衡梁系统总重量约为95Kg(不含 驱动机构)。不含配重块情况下的惯量为0.031Kgm²，含配重块情况下的惯量为1.1Kgm²。平 衡梁两端装有配重块，用来增加平衡梁的惯量，从而实现扰动力矩的大范围输出。

具体实施方式二：结合图1-图2说明，本实施方式的平衡梁2-1的摆动角度范围为-30 °～30°。如此设置，本实施方式有效地解决了大惯量驱动的问题。其它与具体实施方式 一相同。