通過(guò)對(duì)六根吊索的張力和角度控制,實(shí)現(xiàn)吊索的恒張力,并且對(duì)吊索的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。整個(gè)控制系統(tǒng)，由上位機(jī)和下位機(jī)組成，上位機(jī)與下位機(jī)直接通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)總線進(jìn)行指令、數(shù)據(jù)的通信。

　　下位機(jī)各單元由底層控制部分和中央控制芯片組成,底層控制部分包括底層控制器、張力傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、角度傳感器和加速度傳感器。底層控制部分進(jìn)行各吊索的底層控制、傳感器信號(hào)采集,為中央控制芯片提供控制接口與反饋信號(hào)。對(duì)月球車能夠有效、安全的控制,保證了 1/6g低重力環(huán)境的模擬。

　　1.一種 1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于,包括上位機(jī)和下位機(jī),所述上位機(jī)為工業(yè)計(jì)算機(jī),負(fù)責(zé)采集、顯示試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)信息,根據(jù)反饋的數(shù)據(jù),適時(shí)調(diào)整控制策略;同時(shí)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù),生成相應(yīng)試驗(yàn)報(bào)告;

　　所述下位機(jī)由PMAC 運(yùn)動(dòng)控制卡附以工控機(jī)構(gòu)成,內(nèi)置多軸運(yùn)動(dòng)控制模塊和接口模塊用于根據(jù)上位機(jī)的控制指令控制各執(zhí)行部件,實(shí)現(xiàn)對(duì)吊索的恒張力控制。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種 1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于,所述試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)信息包括位置、速度/加速度、主/被動(dòng)約束力、靜剛度分布、工作行程動(dòng)力平衡、碰撞及干涉檢查信息。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于,所述試驗(yàn)報(bào)告包括試驗(yàn)報(bào)告、設(shè)備運(yùn)行記錄報(bào)告、設(shè)備維護(hù)記錄報(bào)告。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于,所述上位機(jī)和下位機(jī)之間通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于,所述下位機(jī)與各執(zhí)行部件通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)的發(fā)送。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于,所述各執(zhí)行部件包括伺服電機(jī)、力矩電機(jī)、編碼器、轉(zhuǎn)盤、力傳感器、角度傳感器。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于,所述下位機(jī)按功能分為三部分 :輔助吊點(diǎn)張力控制單元、輔助吊點(diǎn)跟隨控制單元和主調(diào)點(diǎn)、行車和轉(zhuǎn)盤控制單元;

　　輔助吊點(diǎn)張力控制單元,包括收繩電機(jī)、角度傳感器、力傳感器、電動(dòng)缸和彈簧,負(fù)責(zé)輔助吊點(diǎn)和備用吊點(diǎn)共5套吊掛裝置中吊索的恒張力控制:

　　輔助吊點(diǎn)跟隨控制單元,包括水平二維滑臺(tái)和角度傳感器,通過(guò)角度傳感器采集的數(shù)據(jù)計(jì)算出吊索的伸縮量和在X、Y軸的傾角,計(jì)算出二維滑臺(tái)各軸的位移量,從而完成對(duì)輔助吊點(diǎn)二維滑臺(tái)的位置控制,控制吊點(diǎn)跟隨巡視器車輪的運(yùn)動(dòng),保證每個(gè)吊索始終保持鉛垂;

　　主調(diào)點(diǎn)、行車和轉(zhuǎn)盤控制單元,包括行車、轉(zhuǎn)盤、力傳感器、角度傳感器,通過(guò)采集力傳感器、角度傳感器信息,分析巡視器的運(yùn)動(dòng)軌跡,確定巡視器橫向和縱向運(yùn)動(dòng)的偏移量和轉(zhuǎn)角,控制跟隨平臺(tái)作相應(yīng)的橫向和縱向運(yùn)動(dòng),保證各吊點(diǎn)始終處于工作行程范圍內(nèi)并且保證格調(diào)點(diǎn)張力恒定。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于，所述輔助吊點(diǎn)張力控制單元根據(jù)上位機(jī)的指令,在垂直方向工作行程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒定的吊索張力;通過(guò)力傳感器的反饋信息計(jì)算吊索的張力變化值,從而控制電動(dòng)缸的伸縮來(lái)改變彈簧的變形量,使吊索張力為恒張力;當(dāng)電動(dòng)缸位移達(dá)到設(shè)定值時(shí),收繩電機(jī)動(dòng)作來(lái)收放吊索,從而保證吊索張力恒定。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于,所述恒張力控制采用彈簧緩沖裝置實(shí)現(xiàn),根據(jù)恒張力控制桿的偏移信號(hào),對(duì)吊索進(jìn)行PID控制,保證恒張力控制桿在正常的工作范圍內(nèi)，具體為:

　　在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,當(dāng)張力傳感器測(cè)量值減少時(shí),伺服電動(dòng)缸伸出,推動(dòng)動(dòng)滑輪,張緊吊掛繩索,使吊掛繩索的張力滿足張力要求;當(dāng)伺服電動(dòng)缸的伸出量達(dá)到Smax時(shí),系統(tǒng)啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)電機(jī),緩慢收縮吊掛繩索,伺服電動(dòng)缸根據(jù)張力傳感器的張力變化收縮;當(dāng)收縮至伺服電動(dòng)缸行程為Smid時(shí),卷?yè)P(yáng)伺服電機(jī)停止工作,電機(jī)制動(dòng)抱閘抱緊。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種1/6g低重力平衡吊掛裝置的控制系統(tǒng),其特征在于,所述輔助吊點(diǎn)跟隨控制單元采用經(jīng)典的PID控制原理,通過(guò)控制伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng),保證吊索始終保持鉛垂。

　　其他方法：

　　*種是高空**飛機(jī)，爬高到一定高度后俯沖，這樣機(jī)艙內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)“無(wú)重力狀態(tài)”，然后再爬高，再俯沖，當(dāng)然這種是比較花錢的辦法，不過(guò)感覺(jué)真實(shí)，因?yàn)轱w機(jī)和人員都是自由落體運(yùn)動(dòng)，所以人和飛機(jī)之間就形成無(wú)重力。

　　第二種就是在水下，人的密度和水的密度差不多，在水中浮力合適的時(shí)候就可以感覺(jué)到是一種失重狀態(tài)，這種情況用來(lái)模擬太空環(huán)境，這種辦法便宜，一般訓(xùn)練外太空維修工作時(shí)候用。

　　低重力試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)

　　運(yùn)行時(shí)間: 可連續(xù)長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行

　　通過(guò) 3000 小時(shí)("125 天)耐久性運(yùn)行試驗(yàn)

　　模擬重力:1.0-3g (0.001g) " 0.5g

　　設(shè)備載重：1.5公斤，配有12×25厘米的載物臺(tái)

　　工作原理:重力矢量累積方法

　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):高精度步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制

　　電源:12-24V 直流電源

　　外部尺寸:30 厘米(長(zhǎng))*30 厘米(寬)*25 厘米(高)

　　重量:約 8 公斤