通過對六根吊索的張力和角度控制,實現(xiàn)吊索的恒張力,并且對吊索的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。整個控制系統(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、傳感器信號采集,為中央控制芯片提供控制接口與反饋信號。對月球車能夠有效、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)計算機(jī),負(fù)責(zé)采集、顯示試驗臺運行狀態(tài)信息,根據(jù)反饋的數(shù)據(jù),適時調(diào)整控制策略;同時記錄試驗數(shù)據(jù),生成相應(yīng)試驗報告;

　　所述下位機(jī)由PMAC 運動控制卡附以工控機(jī)構(gòu)成,內(nèi)置多軸運動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,實現(xiàn)對吊索的恒張力控制。

　　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,所述試驗臺運行狀態(tài)信息包括位置、速度/加速度、主/被動約束力、靜剛度分布、工作行程動力平衡、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,所述試驗報告包括試驗報告、設(shè)備運行記錄報告、設(shè)備維護(hù)記錄報告。

　　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)行部件通過現(xiàn)場總線進(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 :輔助吊點張力控制單元、輔助吊點跟隨控制單元和主調(diào)點、行車和轉(zhuǎn)盤控制單元;

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

　　輔助吊點跟隨控制單元,包括水平二維滑臺和角度傳感器,通過角度傳感器采集的數(shù)據(jù)計算出吊索的伸縮量和在X、Y軸的傾角,計算出二維滑臺各軸的位移量,從而完成對輔助吊點二維滑臺的位置控制,控制吊點跟隨巡視器車輪的運動,保證每個吊索始終保持鉛垂;

　　主調(diào)點、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,通過采集力傳感器、角度傳感器信息,分析巡視器的運動軌跡,確定巡視器橫向和縱向運動的偏移量和轉(zhuǎn)角,控制跟隨平臺作相應(yīng)的橫向和縱向運動,保證各吊點始終處于工作行程范圍內(nèi)并且保證格調(diào)點張力恒定。

　　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)實現(xiàn)恒定的吊索張力;通過力傳感器的反饋信息計算吊索的張力變化值,從而控制電動缸的伸縮來改變彈簧的變形量,使吊索張力為恒張力;當(dāng)電動缸位移達(dá)到設(shè)定值時,收繩電機(jī)動作來收放吊索,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現(xiàn),根據(jù)恒張力控制桿的偏移信號,對吊索進(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)運行過程中,當(dāng)張力傳感器測量值減少時,伺服電動缸伸出,推動動滑輪,張緊吊掛繩索,使吊掛繩索的張力滿足張力要求;當(dāng)伺服電動缸的伸出量達(dá)到Smax時,系統(tǒng)啟動卷揚電機(jī),緩慢收縮吊掛繩索,伺服電動缸根據(jù)張力傳感器的張力變化收縮;當(dāng)收縮至伺服電動缸行程為Smid時,卷揚伺服電機(jī)停止工作,電機(jī)制動抱閘抱緊。

　　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,所述輔助吊點跟隨控制單元采用經(jīng)典的PID控制原理,通過控制伺服電機(jī)的運動,保證吊索始終保持鉛垂。

　　其他方法：

　　*種是高空軍用飛機(jī)，爬高到一定高度后俯沖，這樣機(jī)艙內(nèi)部就會出現(xiàn)“無重力狀態(tài)”，然后再爬高，再俯沖，當(dāng)然這種是比較花錢的辦法，不過感覺真實，因為飛機(jī)和人員都是自由落體運動，所以人和飛機(jī)之間就形成無重力。

　　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候就可以感覺到是一種失重狀態(tài)，這種情況用來模擬太空環(huán)境，這種辦法便宜，一般訓(xùn)練外太空維修工作時候用。

　　低重力試驗設(shè)備參數(shù)

　　運行時間: 可連續(xù)長期不間斷運行

　　通過 3000 小時("125 天)耐久性運行試驗

　　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

　　工作原理:重力矢量累積方法

　　驅(qū)動系統(tǒng):高精度步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制

　　電源:12-24V 直流電源

　　外部尺寸:30 厘米(長)*30 厘米(寬)*25 厘米(高)

　　重量:約 8 公斤