空间随动恒张力宏微控制系统

摘要

空间随动恒张力宏微控制系统包括：机座、大伺服电机、小伺服电机、姿态固定装置、第一联轴器、制动器、换向器、第二联轴器、第三联轴器、减速器、卷筒、带拉力传感器的吊具和拉绳，在机座的下端装有姿态固定装置，在机座还装有大伺服电机、小伺服电机、第一联轴器、制动器、换向器、第二联轴器、第三联轴器、减速器和卷筒，大伺服电机通过第一联轴器与换向器的第一端口相连，制动器与换向器的第二端口相连，小伺服电机通过第二联轴器与换向器的第三端口相连，第三联轴器的一端与换向器的第四端口相连，第三联轴器的另一端通过减速器与卷筒相连，在卷筒上装有拉绳，拉绳的一端固定在带拉力传感器的吊具的上端，带拉力传感器的吊具的下端装有目标飞行器。

说明书

技术领域

本发明涉及了一种空间随动恒张力宏微控制系统，它用于空间飞行器在微重力环境下的飞行试验。 

背景技术

在现有技术中，没有空间随动恒张力宏微控制系统的报道。 

发明内容

本申请的发明目的在于提供一种空间随动恒张力宏微控制系统，实现对目标飞行器的快速高精度随动。 

为了完成本申请的发明目的，本发明采用以下技术方案： 

本发明一种空间随动恒张力宏微控制系统，它包括：机座、大伺服电机、小伺服电机、姿态固定装置、第一联轴器、制动器、换向器、第二联轴器、第三联轴器、减速器、卷筒、带拉力传感器的吊具和拉绳，其中：在机座的下端装有姿态固定装置，姿态固定装置用于保持目标飞行器的初始姿态，在机座还装有大伺服电机、小伺服电机、第一联轴器、制动器、换向器、第二联轴器、第三联轴器、减速器和卷筒，其中：大伺服电机通过第一联轴器与换向器的第一端口相连，制动器与换向器的第二端口相连，小伺服电机通过第二联轴器与换向器的第三端口相连，第三联轴器的一端与换向器的第四端口相连，第三联轴器的另一端通过减速器与卷筒相连，在卷筒上装有拉绳，拉绳的一端固定在带拉力传感器的吊具的上端，带拉力传感器的吊具的下端装有目标飞行器； 

本发明一种空间随动恒张力宏微控制系统，其中：所述换向器的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口在换向器上彼此相隔90°； 

本发明一种空间随动恒张力宏微控制系统，其中：空间随动恒张力宏微控制系统还包括：偏角测量装置，偏角测量装置装在靠近卷筒的机座上，它用于测量卷筒出绳端的拉绳张力。 

本发明一种空间随动恒张力宏微控制系统，其中：所述大伺服电机给卷筒提供的动力与小伺服电机给卷筒提供的动力之比为9:1至7:1； 

本发明一种空间随动恒张力宏微控制系统，其中：空间随动恒张力宏微控制系统还包括：控制器，带拉力传感器的吊具和偏角测量装置检测到的信号传输给控制器，控制器根据上述检测到的信号与设定的数值进行比较后，将修正后的信号传输给大伺服电机和小伺服电机，实现对拉绳张力的精确控制； 

本发明一种空间随动恒张力宏微控制系统，其中：空间随动恒张力宏微控制系统还包括：防跳绳装置，防跳绳装置装在卷筒的上方，它用于防止拉绳从卷筒中脱离。 

本系统主要用于空间飞行器在微重力环境下的飞行试验。试验准备阶段，通过本系统牵引目标飞行器到达试验高度，并保持飞行器的初始位姿；试验形如时，目标飞行器以较大加速度进行运动，本系统控制吊具实时跟随目标飞行器，并始终对飞行器施加恒定的拉力。为减小拉力控制误差，本系统采用了独特的宏微控制模式，大伺服电机提供恒定拉力的基础值，利用小伺服电机的快速性和敏捷性实时补偿拉力的高频波动，实现对目标飞行器的快速高精度随动。 

附图说明

图1为本发明的空间随动恒张力宏微控制系统的正向示意图； 

图2为本发明的空间随动恒张力宏微控制系统的侧向示意图； 

图3为本发明的空间随动恒张力宏微控制系统的俯向示意图； 

图4为图1的A-A的仰向示意图。 

在图1至图4中，标号1为机座；标号2为大伺服电机；标号3为小伺服电机；标号4.为偏角测量装置；标号5为姿态固定装置；标号6为第一联轴器；标号7为制动器；标号8为换向器；标号9为第二联轴器；标号10.为第三联轴器；标号11为减速器；标号12为卷筒；标号13为防跳绳装置；标号14为带拉力传感器的吊具；标号15为拉绳。 

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明的空间随动恒张力宏微控制系统包括：机座1、大伺服电机2、小伺服电机3、姿态固定装置5、第一联轴器6、制动器7、换向器8.、第二联轴器9、第三联轴器10、减速器11、卷筒12、带拉力传感器的吊具14和拉绳15，在机座1的下端装有姿态固定装置5，姿态固定装置5用于保持目标飞行器的初始姿态，在机座1还装有大伺服电机2、小伺服电机3、第一 联轴器6、制动器7、换向器8.、第二联轴器9、第三联轴器10、减速器11和卷筒12，其中：大伺服电机2通过第一联轴器6与换向器8的第一端口相连，制动器7与换向器8的第二端口相连，小伺服电机3通过第二联轴器9与换向器8的第三端口相连，第三联轴器10的一端与换向器8的第四端口相连，第三联轴器10的另一端通过减速器11与卷筒12相连，大伺服电机2给卷筒12提供的动力与小伺服电机3给卷筒12提供的动力之比为9:1至7:1。如图4所示，换向器8的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口在换向器8上彼此相隔90°。在卷筒12上装有拉绳15，拉绳15的一端固定在带拉力传感器的吊具14的上端，带拉力传感器的吊具14的下端装有目标飞行器。 

如图2所示，空间随动恒张力宏微控制系统还包括：偏角测量装置4，偏角测量装置4装在靠近卷筒12的机座1上，它用于测量卷筒12出绳端的拉绳15张力。 

空间随动恒张力宏微控制系统还包括：控制器（图中未画出），带拉力传感器的吊具14和偏角测量装置4检测到的信号传输给控制器，控制器根据上述检测到的信号与设定的数值进行比较后，将修正后的信号传输给大伺服电机2和小伺服电机3，实现对拉绳15张力的精确控制。 

如图2所示，空间随动恒张力宏微控制系统还包括：防跳绳装置13，防跳绳装置13装在卷筒12，它用于防止拉绳15从卷筒12中脱离。 

工作原理 

机座1是整套系统的安装基础，姿态固定装置5安装在机座下端，随动试验开始前，通过该装置保持目标飞行器（图中未画出）的初始姿态。大伺服电机2与小伺服电机3分别通过第一联轴器6、第二联轴器9与换向器8相连，换向器8将大伺服电机2与小伺服电机3的动力汇总后经第三联轴器10输出给减速器11，减速器11输出端安装有卷筒12，卷筒12上方设置有防跳绳装置13，卷筒12筒体上缠绕着拉绳15，卷筒12出绳端设置有偏角测量装置4，拉绳15末端安装了带拉力传感器的吊具14，并通过带拉力传感器的吊具14与目标飞行器相连。系统开始工作时，首先松开制动器7，并同时启动大伺服电机2和小伺服电机3，控制器接收了带拉力传感器的吊具14和偏角测量装置4输送的信号后，与设定数值进行比对形成一个反馈信号，实时控制大伺服电机2和小伺服电机3 转速及输出力矩，保持拉绳15施加给目标飞行器的拉力为恒定值。 

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。