氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法是增加配重質(zhì)量塊，不能連續(xù)調(diào)節(jié)慣量質(zhì)心，慣量質(zhì)心調(diào)整也不能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立調(diào)節(jié)，并且不適用于在線調(diào)整。本發(fā)明的慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可連續(xù)調(diào)整慣量和質(zhì)心，并且配合調(diào)節(jié)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)。本發(fā)明慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)其調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置安裝靈活，只需要保證每個(gè)軸向有兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)即可。通過本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法，使得慣量質(zhì)心可以獨(dú)立調(diào)節(jié)。它有效解決了氣浮模擬器調(diào)整質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的需求，使得模擬器實(shí)現(xiàn)高精度的仿真和控制算法驗(yàn)證。本發(fā)明不僅適用于航空航天器模擬器的質(zhì)心慣量調(diào)節(jié)，而且適用于實(shí)際的航空航天器調(diào)節(jié)。
【專利說明】
氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種氣浮模擬器質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法，屬于 氣浮模擬器質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)控制、航空航天控制領(lǐng)域，特別是飛行器、航天器，控制對(duì)象的質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有重要意義，是實(shí)現(xiàn)精確的快速機(jī)動(dòng)控制重要參數(shù)。一類地面的 模擬設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器、航天器的高精度的無摩擦的微重力環(huán)境模擬。該類設(shè)備通過氣 浮球軸承實(shí)現(xiàn)模擬器繞Ξ個(gè)軸向的無摩擦的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，可在地面模擬航天器的動(dòng)力學(xué)、驗(yàn) 證控制算法等。而對(duì)于航空航天器地面的模擬設(shè)備，在對(duì)航天器的控制算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證 時(shí)，通常要求設(shè)計(jì)的模擬器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與真實(shí)航天器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相同。同時(shí)要調(diào)節(jié)模擬器 的質(zhì)屯、，使模擬器的質(zhì)屯、和模擬器的旋轉(zhuǎn)中屯、重合，來減少重力力矩的干擾。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方 法是通過增加/減少配重質(zhì)量塊的形式，來改變模擬器的質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。運(yùn)種方法盡管能 改變模擬器的質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但存在很多缺點(diǎn)，一是在增加/減少質(zhì)量塊的同時(shí)，不僅增 加/減少了一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，同時(shí)引起另兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加/減少，而我們?cè)谡{(diào) 節(jié)航天器模擬器慣性參數(shù)時(shí)，有時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只有一個(gè)方向存在的偏差，只需要調(diào)節(jié)一個(gè)方 向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，運(yùn)時(shí)，通過增加/減少質(zhì)量塊的方式是不可取的。二是增加/減少質(zhì)量塊調(diào)節(jié) 方式不是線性調(diào)節(jié)，每次調(diào)整，只能離散增加/減少質(zhì)量塊。并且運(yùn)種方式也不適用于在線 的質(zhì)屯、慣量調(diào)節(jié)。因此傳統(tǒng)的方法有很大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，進(jìn)而提供一種氣浮模擬器質(zhì) 屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和調(diào)節(jié)方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種氣浮模擬器質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括:載荷安裝盤上層盤、X 軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、載荷安裝盤下層盤、載荷安裝盤支柱、模擬器立柱、氣 浮球軸承、y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、Z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和Z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所 述載荷安裝盤上層盤和載荷安裝盤下層盤上下同屯、圓設(shè)置，載荷安裝盤上層盤和載荷安裝 盤下層盤之間設(shè)置有載荷安裝盤支柱，載荷安裝盤支柱的上端與載荷安裝盤上層盤相連 接，載荷安裝盤支柱的下端與載荷安裝盤下層盤相連接，載荷安裝盤下層盤的中屯、設(shè)有通 透空間，模擬器立柱的上端與載荷安裝盤上層盤之間設(shè)有氣浮球軸承，載荷安裝盤上層盤 上安裝有X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，載荷安裝盤下層盤上安裝有X軸二號(hào)調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，Z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和Z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相互平行的安裝在載荷安 裝盤上層盤的曲面上。
[0006] -種氣浮模擬器質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，
[0007] 步驟一：已知6個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上每個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊的質(zhì)量mi(i = l，2, . . .6)，整個(gè) 調(diào)節(jié)對(duì)象的質(zhì)量為m;開始每一次調(diào)整質(zhì)屯、慣量前，測(cè)量得到每個(gè)質(zhì)量塊在模擬器上的初始 位置量xi、yi、zi(i = l ,2,.. .6);
[000引步驟二:X軸的質(zhì)量塊只能沿著X方向移動(dòng)，分別用Δ xi(i = 1,2)表示X軸向質(zhì)量塊 的移動(dòng)量，y軸的質(zhì)量塊只能沿著y方向移動(dòng)，分別用Δ yi(i = 3，4)表示y軸向質(zhì)量塊的移動(dòng) 量，Z軸的質(zhì)量塊只能沿著Z方向移動(dòng)，分別用Δ zi(i = 5，6)表示Z軸向質(zhì)量塊的移動(dòng)量； [0009]質(zhì)量塊移動(dòng)量和慣量的變化量之間的關(guān)系為
[OOU]其中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)整量A Ιχ表示模擬器繞體軸X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需要的調(diào)整量，
[0014] 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)整量Δ ^表示模擬器繞體軸y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需要的調(diào)整量，
[0015] 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)整量Δ Iz表示模擬器繞體軸Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需要的調(diào)整量，
[0016] 質(zhì)量塊移動(dòng)量和質(zhì)屯、變化量之間的關(guān)系為
[0020] 其中，質(zhì)屯、調(diào)整量ARx表示模擬器質(zhì)屯、在X方向上所需要的調(diào)整量，
[0021] 質(zhì)屯、調(diào)整量Δ Ry表示模擬器質(zhì)屯、在y方向上所需要的調(diào)整量，
[0022] 質(zhì)屯、調(diào)整量ARz表示模擬器質(zhì)屯、在Z方向上所需要的調(diào)整量；
[0023] 步驟Ξ:調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，為保證質(zhì)屯、不變，令公式四、公式五和公式六等于零，得 到調(diào)整量Δχl(i = l，2)、Δyl(i = 3,4)和Δzl(i = 5,6)的關(guān)系，即在調(diào)整過程中，各方向的 質(zhì)量塊沿著相反的方向移動(dòng)，移動(dòng)量滿足
特別地，當(dāng) 質(zhì)量塊的質(zhì)量相同時(shí)，兩質(zhì)量塊沿著相反的方向調(diào)整相同的距離，運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)不改變質(zhì)屯、調(diào) 節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
[0024] 步驟四：若增加或減小X軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，調(diào)整y向和Z向質(zhì)量塊，移動(dòng)量為Δ yi(i = 3,4)、Azi(i = 5,6)，當(dāng)沿著遠(yuǎn)離中屯、的方向移動(dòng)質(zhì)量塊時(shí)，增大慣量，當(dāng)沿著趨近中屯、線 的方向移動(dòng)質(zhì)量塊時(shí)，減小慣量，增大X軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則調(diào)整y軸和Z軸的質(zhì)量塊移動(dòng)量，同時(shí) 要保證Z軸和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變，即公式Ξ和公式二等于零，相應(yīng)地調(diào)整X軸質(zhì)量塊移動(dòng)量； 調(diào)整量A Ιχ和質(zhì)量塊移動(dòng)量滿足：
[0025]

[0028]當(dāng)減小X軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則調(diào)整y軸和z軸的質(zhì)量塊移動(dòng)量，同時(shí)要保證z軸和y軸轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量不變，即公式Ξ和公式二等于零，相應(yīng)地調(diào)整X軸質(zhì)量塊移動(dòng)量;調(diào)整量A Ιχ( Δ Ιχ為負(fù)） 和質(zhì)量塊移動(dòng)量滿足：
[0032] 步驟五，按照步驟四的方法，獨(dú)立調(diào)整y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和Ζ軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，不改變質(zhì)屯、位 置和其它軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
[0033] 本發(fā)明的技術(shù)效果：
[0034] 本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)可連續(xù)調(diào)整慣量和質(zhì)屯、，并且配合電機(jī)實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)系 統(tǒng)位置安裝靈活，只需要保證每個(gè)軸向有兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)即可。通過本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法，使得 慣量質(zhì)屯、可W獨(dú)立調(diào)節(jié)。它有效解決了氣浮模擬器調(diào)整質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的需求，使得模擬 器實(shí)現(xiàn)高精度的仿真和控制算法驗(yàn)證。本發(fā)明不僅適用于航空航天器模擬器的質(zhì)屯、慣量調(diào) 節(jié)，而且適用于實(shí)際的航空航天器調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0035] 圖1為氣浮模擬器質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2為調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不改變質(zhì)屯、位置的方法中增加慣量的示意圖。
[0037] 圖3為調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不改變質(zhì)屯、位置的方法中減少慣量的示意圖。
[0038] 圖4為調(diào)整質(zhì)屯、不改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法中質(zhì)量塊移動(dòng)方向的示意圖。
[0039] 圖中的附圖標(biāo)記，1為載荷安裝盤上層盤，2為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)電機(jī)，3為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊， 4為X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，5為X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，6為載荷安裝盤下層盤，7為載荷安裝盤支柱，8 為模擬器立柱，9為氣浮球軸承，10為y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，11為y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，12為Z軸一 號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，13為Z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：本實(shí)施例在W本發(fā)明技術(shù)方案為 前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
[0041] 如圖1所示，本實(shí)施例所設(shè)及的一種氣浮模擬器質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系 統(tǒng)，包括:載荷安裝盤上層盤1、X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4、x軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5、載荷安裝盤下層盤 6、載荷安裝盤支柱7、模擬器立柱8、氣浮球軸承9、y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)10、y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) ll、z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)12和Z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13,所述載荷安裝盤上層盤1和載荷安裝盤下層 盤6上下同屯、圓設(shè)置，載荷安裝盤上層盤1和載荷安裝盤下層盤6之間設(shè)置有載荷安裝盤支 柱7,載荷安裝盤支柱7的上端與載荷安裝盤上層盤1相連接，載荷安裝盤支柱7的下端與載 荷安裝盤下層盤6相連接，載荷安裝盤下層盤6的中屯、設(shè)有通透空間，模擬器立柱8的上端與 載荷安裝盤上層盤1之間設(shè)有氣浮球軸承9,載荷安裝盤上層盤1上安裝有X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 4和y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)10,載荷安裝盤下層盤6上安裝有X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)11，z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)12和Z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13相互平行的安裝在載荷安裝盤上層盤1的 曲面上。
[0042] 所述X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4和y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)10均安裝在載荷安裝盤上層盤1的上 玉山 乂而。
[0043] 所述X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4和y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)10均安裝在載荷安裝盤上層盤1的下 玉山 乂而。
[0044] 所述X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)11均安裝在載荷安裝盤下層盤6的上 玉山 乂而。
[0045] 所述X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)11均安裝在載荷安裝盤下層盤6的下 玉山 乂而。
[0046] 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的安裝位置可靈活改變，安裝在載荷安裝盤的上端或下端都可W，只要 保證每個(gè)軸向方向都安裝兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)即可。
[0047] 所述X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4、x軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5、y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)10、y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)11、z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)12和Z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13均包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)電機(jī)2和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊 3，x軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4和X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5上的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊3均沿X軸方向移動(dòng)，y軸一 號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)10和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)11上的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊3均沿y軸方向移動(dòng)，Z軸一號(hào)調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)12和Z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13上的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊3均沿Z軸方向移動(dòng)。
[0048] 所述X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4和X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5上的兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊3-個(gè)定位 在X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4長(zhǎng)度方向的1/4處，另一個(gè)定位在X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5長(zhǎng)度方向的3/4 處;所述y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)10和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)11上的兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊3-個(gè)定位在y 軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)10長(zhǎng)度方向的1/4處，另一個(gè)定位在y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)11長(zhǎng)度方向的3/4處； Z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)12和Z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13上的兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊3-個(gè)定位在Z軸一號(hào) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)12長(zhǎng)度方向的1/4處，另一個(gè)定位在Z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13長(zhǎng)度方向的3/4處。
[0049] 如圖2~圖4所示，本實(shí)施例所設(shè)及的一種氣浮模擬器質(zhì)屯、和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào) 節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，包括W下步驟：
[0050] 步驟一：已知（安裝前測(cè)得)6個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上每個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊的質(zhì)量mi(i = l， 2, .. .6)，整個(gè)調(diào)節(jié)對(duì)象的質(zhì)量為m。開始每一次調(diào)整質(zhì)屯、慣量前，測(cè)量得到每個(gè)質(zhì)量塊在模 擬器上的初始位置量xi、yi、zi(i = l，2，...6)。
[0051 ]步驟二:X軸的質(zhì)量塊只能沿著X方向移動(dòng)，分別用Δ xi(i = 1,2)表示X軸向質(zhì)量塊 的移動(dòng)量，y軸的質(zhì)量塊只能沿著y方向移動(dòng)，分別用Δ yi(i = 3，4)表示y軸向質(zhì)量塊的移動(dòng) 量，Z軸的質(zhì)量塊只能沿著Z方向移動(dòng)，分別用Δ zi(i = 5，6)表示Z軸向質(zhì)量塊的移動(dòng)量。
[0052]質(zhì)量塊移動(dòng)量和慣量的變化量之間的關(guān)系為
[0化3]

[0056] 其中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)整量Δ Ιχ表示模擬器繞體軸X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需要的調(diào)整量，
[0057] 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)整量Δ ^表示模擬器繞體軸y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需要的調(diào)整量，
[005引轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)整量Δ Iz表示模擬器繞體軸Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需要的調(diào)整量，
[0059]質(zhì)量塊移動(dòng)量和質(zhì)屯、變化量之間的關(guān)系為
[0063] 其中，質(zhì)屯、調(diào)整量ARx表示模擬器質(zhì)屯、在X方向上所需要的調(diào)整量，
[0064] 質(zhì)屯、調(diào)整量Δ Ry表示模擬器質(zhì)屯、在y方向上所需要的調(diào)整量，
[0065] 質(zhì)屯、調(diào)整量ARz表示模擬器質(zhì)屯、在Z方向上所需要的調(diào)整量。
[0066] 步驟Ξ:調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，為保證質(zhì)屯、不變，令公式四、公式五和公式六等于零，得 到調(diào)整量Δχl(i = l，2)、Δyl(i = 3,4)和Δzl(i = 5,6)的關(guān)系，即在調(diào)整過程中，各方向的 質(zhì)量塊沿著相反的方向移動(dòng)，移動(dòng)量滿足
特別地，當(dāng) 質(zhì)量塊的質(zhì)量相同時(shí)，兩質(zhì)量塊沿著相反的方向調(diào)整相同的距離。運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)不改變質(zhì)屯、調(diào) 節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
[0067] 步驟四：若增加或減小X軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，調(diào)整y向和Z向質(zhì)量塊，移動(dòng)量為Δ yi(i = 3，4)、Azi(i = 5,6)，當(dāng)沿著遠(yuǎn)離中屯、的方向移動(dòng)質(zhì)量塊時(shí)，增大慣量，如圖2;當(dāng)沿著趨近 中屯、線的方向移動(dòng)質(zhì)量塊時(shí)，減小慣量，如圖3。增大X軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則按圖2的方式調(diào)整y軸 和Z軸的質(zhì)量塊移動(dòng)量，同時(shí)要保證Z軸和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變，即公式Ξ和公式二等于零，相 應(yīng)地按照?qǐng)D3的方式調(diào)整X軸質(zhì)量塊移動(dòng)量。調(diào)整量ΔΙχ和質(zhì)量塊移動(dòng)量滿足：
[0071] 當(dāng)減小X軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則按圖3的方式調(diào)整y軸和Ζ軸的質(zhì)量塊移動(dòng)量，同時(shí)要保證Ζ 軸和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變，即公式Ξ和公式二等于零，相應(yīng)地按照?qǐng)D2的方式調(diào)整X軸質(zhì)量塊移 動(dòng)量。調(diào)整量A Ιχ( Δ Ιχ為負(fù))和質(zhì)量塊移動(dòng)量滿足：
[0072]

[0075] 步驟五，按照步驟四的方法，可獨(dú)立調(diào)整y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和z軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，不改變質(zhì)屯、 位置和其它軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
[0076] W下是調(diào)整質(zhì)屯、不改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法，包括，步驟1:開始每一次調(diào)整質(zhì)屯、慣量 前，巧慢得到每個(gè)質(zhì)量塊在模擬器上的初始位置量Xl、yl、Zl(i = l，2，...6)。調(diào)整x向質(zhì)屯、位 置，調(diào)整量為A Rx。調(diào)整量滿足公式四，并且根據(jù)不改變慣量要求可W得到
[0077]
[0078] 通過公式十Ξ可W解得移動(dòng)量，對(duì)求得的兩組解按照移動(dòng)量變化較小原則選取移 動(dòng)量移動(dòng)質(zhì)量塊。移動(dòng)的過程為:兩個(gè)質(zhì)量塊都沿著質(zhì)屯、調(diào)整方向移動(dòng)，一個(gè)遠(yuǎn)離中屯、線， 引起慣量增大，另一個(gè)接近中屯、線，使慣量減小，總和保持慣量不變，移動(dòng)過程如圖4所示。
[0079] 步驟2 :調(diào)整y向質(zhì)屯、，調(diào)整量為Δ Ry。調(diào)整量滿足公式五，并且根據(jù)不改變慣量要 求可W得到
[0080]
[0081] 通過公式十四可W解得移動(dòng)量，對(duì)求得的兩組解按照移動(dòng)量變化較小原則選取移 動(dòng)量移動(dòng)質(zhì)量塊。移動(dòng)的過程為:兩個(gè)質(zhì)量塊都沿著質(zhì)屯、調(diào)整方向移動(dòng)，一個(gè)遠(yuǎn)離中屯、線， 引起慣量增大，另一個(gè)接近中屯、線，使慣量減小，總和保持慣量不變，移動(dòng)過程如圖4所示。
[0082] 步驟3:調(diào)整Z向質(zhì)屯、，調(diào)整量為ARz。調(diào)整量滿足公式六，并且根據(jù)不改變慣量要 求可W得到
[0083]
[0084] 通過公式十五可W解得移動(dòng)量，對(duì)求得的兩組解按照移動(dòng)量變化較小原則選取移 動(dòng)量移動(dòng)質(zhì)量塊。移動(dòng)的過程為:兩個(gè)質(zhì)量塊都沿著質(zhì)屯、調(diào)整方向移動(dòng)，一個(gè)遠(yuǎn)離中屯、線， 引起慣量增大，另一個(gè)接近中屯、線，使慣量減小，總和保持慣量不變，移動(dòng)過程如圖4所示。
[0085] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，運(yùn)些【具體實(shí)施方式】都是基于本發(fā)明 整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域 的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括:載荷安裝盤上層盤(1)、X 軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)、x軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(5)、載荷安裝盤下層盤(6)、載荷安裝盤支柱(7)、模 擬器立柱(8)、氣浮球軸承(9)、y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（10)、y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（ll)、z軸一號(hào)調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)（12)和z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（13)，其特征在于，所述載荷安裝盤上層盤（1)和載荷安裝盤 下層盤(6)上下同心圓設(shè)置，載荷安裝盤上層盤（1)和載荷安裝盤下層盤(6)之間設(shè)置有載 荷安裝盤支柱(7 )，載荷安裝盤支柱(7)的上端與載荷安裝盤上層盤（1)相連接，載荷安裝盤 支柱(7)的下端與載荷安裝盤下層盤(6)相連接，載荷安裝盤下層盤(6)的中心設(shè)有通透空 間，模擬器立柱(8)的上端與載荷安裝盤上層盤(1)之間設(shè)有氣浮球軸承(9)，載荷安裝盤上 層盤（1)上安裝有X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)和y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（10)，載荷安裝盤下層盤(6)上 安裝有X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（5)和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（11)，z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（12)和z軸二號(hào)調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)（13)相互平行的安裝在載荷安裝盤上層盤(1)的曲面上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于， 所述X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)和y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（10)均安裝在載荷安裝盤上層盤(1)的上端。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于， 所述X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)和y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（10)均安裝在載荷安裝盤上層盤(1)的下端。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于， 所述X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(5)和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（11)均安裝在載荷安裝盤下層盤(6)的上端。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于， 所述X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(5)和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（11)均安裝在載荷安裝盤下層盤(6)的下端。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于， 所述X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)、x軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(5)、y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（10)、y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) (11 )、z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（12)和z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（13)均包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)電機(jī)(2)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 質(zhì)量塊(3)，x軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)和X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（5)上的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊(3)均沿X軸 方向移動(dòng)， y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（1〇)和7軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（11)上的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊(3)均沿y軸 方向移動(dòng)，z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（12)和z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（13)上的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊(3)均沿z軸 方向移動(dòng)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于， 所述X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)和X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(5)上的兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊(3)-個(gè)定位在 X軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(4)長(zhǎng)度方向的1/4處，另一個(gè)定位在X軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(5)長(zhǎng)度方向的3/4 處;所述y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（10)和y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（11)上的兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊(3)-個(gè) 定位在y軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（10)長(zhǎng)度方向的1/4處，另一個(gè)定位在y軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（11)長(zhǎng)度 方向的3/4處;z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（12)和z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（13)上的兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊(3) 一個(gè)定位在z軸一號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（12)長(zhǎng)度方向的1/4處，另一個(gè)定位在z軸二號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（13) 長(zhǎng)度方向的3/4處。8. -種權(quán)利要求1至7任一權(quán)利要求所述氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系 統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，其特征在于， 步驟一:已知6個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上每個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)質(zhì)量塊的質(zhì)量nu(i = 1,2,.. .6)，整個(gè)調(diào)節(jié)對(duì) 象的質(zhì)量為m;開始每一次調(diào)整質(zhì)心慣量前，測(cè)量得到每個(gè)質(zhì)量塊在模擬器上的初始位置量 Xi、yi、zi(i - 1，2，··.6); 步驟二:X軸的質(zhì)量塊只能沿著x方向移動(dòng)，分別用AXl(i = l，2)表示x軸向質(zhì)量塊的移 動(dòng)量，y軸的質(zhì)量塊只能沿著y方向移動(dòng)，分別用△ yi(i = 3，4)表示y軸向質(zhì)量塊的移動(dòng)量，Z 軸的質(zhì)量塊只能沿著Z方向移動(dòng)，分別用△ Zi(i = 5，6)表示Z軸向質(zhì)量塊的移動(dòng)量； 質(zhì)量塊移動(dòng)量和慣量的變化量之間的關(guān)系為其中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)整量A Ix表示模擬器繞體軸X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需要的調(diào)整量， 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)整量A Iy表示模擬器繞體軸y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需要的調(diào)整量， 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量調(diào)整量A Iz表示模擬器繞體軸z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所需要的調(diào)整量， 質(zhì)量塊移動(dòng)量和質(zhì)心變化量之間的關(guān)系為其中，質(zhì)心調(diào)整量ARX表示模擬器質(zhì)心在X方向上所需要的調(diào)整量， 質(zhì)心調(diào)整量ARy表示模擬器質(zhì)心在y方向上所需要的調(diào)整量， 質(zhì)心調(diào)整量ΔΚζ表示模擬器質(zhì)心在Z方向上所需要的調(diào)整量； 步驟三:調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，為保證質(zhì)心不變，令公式四、公式五和公式六等于零，得到調(diào) 整量&11(1 = 1，2)、&71(1 = 3,4)和&2：1(1 = 5,6)的關(guān)系，8卩在調(diào)整過程中，各方向的質(zhì)量 塊沿著相反的方向移動(dòng)，移動(dòng)量滿足?呷Μ ，Σ7~ΔΛ=〇.，Σα?·=0;特別地，當(dāng)質(zhì)量 m :拉 3· t二5 塊的質(zhì)量相同時(shí)，兩質(zhì)量塊沿著相反的方向調(diào)整相同的距離，這樣實(shí)現(xiàn)不改變質(zhì)心調(diào)節(jié)轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量； 步驟四：若增加或減小X軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，調(diào)整y向和Z向質(zhì)量塊，移動(dòng)量為Ayi(i = 3,4)、 Azi(i = 5,6)，當(dāng)沿著遠(yuǎn)離中心的方向移動(dòng)質(zhì)量塊時(shí)，增大慣量，當(dāng)沿著趨近中心線的方向 移動(dòng)質(zhì)量塊時(shí)，減小慣量，增大X軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則調(diào)整y軸和z軸的質(zhì)量塊移動(dòng)量，同時(shí)要保證 z軸和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變，即公式三和公式二等于零，相應(yīng)地調(diào)整X軸質(zhì)量塊移動(dòng)量;調(diào)整量 Δ Ix和質(zhì)量塊移動(dòng)量滿足：當(dāng)減小x軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則調(diào)整y軸和z軸的質(zhì)量塊移動(dòng)量，同時(shí)要保證z軸和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 不變，即公式三和公式二等于零，相應(yīng)地調(diào)整X軸質(zhì)量塊移動(dòng)量；調(diào)整量△ Ix和質(zhì)量塊移動(dòng) 量滿足：步驟五，按照步驟四的方法，獨(dú)立調(diào)整y軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，不改變質(zhì)心位置和 其它軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述氣浮模擬器質(zhì)心和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量獨(dú)立連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，其 特征在于，包括以下步驟， 步驟1:開始每一次調(diào)整質(zhì)心慣量前，測(cè)量得到每個(gè)質(zhì)量塊在模擬器上的初始位置量xi、 71、21(1 = 1，2，...6)，調(diào)整1向質(zhì)心位置，調(diào)整量為八1^;調(diào)整量滿足公式四，并且根據(jù)不改 變慣量要求得到通過公式十三解得移動(dòng)量，對(duì)求得的兩組解按照移動(dòng)量變化較小原則選取移動(dòng)量移動(dòng) 質(zhì)量塊;移動(dòng)的過程為:兩個(gè)質(zhì)量塊都沿著質(zhì)心調(diào)整方向移動(dòng)，一個(gè)遠(yuǎn)離中心線，引起慣量 增大，另一個(gè)接近中心線，使慣量減小，總和保持慣量不變； 步驟2:調(diào)整y向質(zhì)心，調(diào)整量為△ Ry;調(diào)整量滿足公式五，并且根據(jù)不改變慣量要求得到通過公式十四解得移動(dòng)量，對(duì)求得的兩組解按照移動(dòng)量變化較小原則選取移動(dòng)量移動(dòng) 質(zhì)量塊;移動(dòng)的過程為:兩個(gè)質(zhì)量塊都沿著質(zhì)心調(diào)整方向移動(dòng)，一個(gè)遠(yuǎn)離中心線，引起慣量 增大，另一個(gè)接近中心線，使慣量減小，總和保持慣量不變； 步驟3:調(diào)整z向質(zhì)心，調(diào)整量為△ Rz;調(diào)整量滿足公式六，并且根據(jù)不改變慣量要求可以 得到通過公式十五可以解得移動(dòng)量，對(duì)求得的兩組解按照移動(dòng)量變化較小原則選取移動(dòng)量 移動(dòng)質(zhì)量塊;移動(dòng)的過程為:兩個(gè)質(zhì)量塊都沿著質(zhì)心調(diào)整方向移動(dòng)，一個(gè)遠(yuǎn)離中心線，引起 慣量增大，另一個(gè)接近中心線，使慣量減小，總和保持慣量不變。
【文檔編號(hào)】G05B19/19GK106066632SQ201610388923
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日 公開號(hào)201610388923.8, CN 106066632 A, CN 106066632A, CN 201610388923, CN-A-106066632, CN106066632 A, CN106066632A, CN201610388923, CN201610388923.8
【發(fā)明人】徐喆垚, 齊乃明, 陳宇坤, 耿秀梅, 孫啟龍, 劉東方
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)