中关村能源工程智能装备产业技术研究院
Institute of energy engineering intelligent equipment technology
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基于气浮无摩擦气缸的高精度重力补偿装置

作者:    发布时间:2017-12-04

零重力模拟即无约束的“自由一自由”边界条件的模拟,工程中最常用的方法是利用一个人工支撑系统在试件的有限结构点上对结构所处的地面重力环境以及结构本身的自重载荷进行补偿。伴随着航天科技 的发展,重力补偿系统在模拟太空的零重力环境中起到了非常关键的作 用。通常,构建地面零重力环境主要方法有:惯性补偿,中性浮力零重力模拟,机械悬挂模拟,气悬浮模拟。

参考对国内外微动台重力补偿器的设计,提出基于静压气浮无摩擦缸的重力补偿器。它的特点是单腔供气,活塞不封闭,节流孔由内部供 压,降低了整个系统的复杂度,便于设计制造。它可以实现一定频率范 围内的动态重力补偿,兼具静态定位、刚度可控、低频隔振、体积小和清洁无污染等优点。

采用粒子群算法对静压气浮无摩擦缸的结构参数进行多目标优化。该算法具有结构简单,容易实现,设置参数少,收敛速度快等特点,对 大规模数学优化问题具有较好的全局搜索能力,特别适合实参数优化问 题。

利用等温容器及狭缝气体流动原理,研制基于差分压力检测的压力微分传感器。采用该方法检测压力微分信号,可以避免传统方法中对压 力进行数值差分而将噪声放大的缺点,有效地提取压力微分。

基于自抗扰技术对气缸内的压力进行高精度控制。该方法可以有效地实时估计非线性复杂系统中的总和扰动,包括未建模部分的内部扰动 及环境工况因素造成的外部扰动,使系统具有很好的稳定性、动态性及 跟踪精度。零重力系统广泛应用于对太空环境的模拟为卫星飞行器和太空站等航天系统及其空间结构各子系统的动力学试验提供环境,从而保证其可靠性。

重力补偿系统可以看做是一种零重力系统。零重力系统广泛应用于对太空环境的模拟,为卫星、飞行器和太空站等航天系统及其空间结构各子系统的动力学试验提供环境,从而保证其可靠性。