专利名称：变参数动力学与控制实验系统及利用该实验系统进行实验的方法
技术领域：
本发明涉及一种动力学与控制实验系统，更具体地说涉及一种变参数动力学与控制实验系统及利用该实验系统进行实验的方法。
背景技术：
“中心刚体+挠性附件”是一类在实际工程中具有广泛代表性的挠性结构，也是动力学与控制研究的典型对象。作为动力学建模研究来说，在精度要求不高时一般采用伯努利-欧拉梁模型，精度要求较高时则应当考虑转动惯量的剪切力影响的Timoshenko梁模型，而更严格的模型是同时考虑了几何非线形和材料非线形的有限变形梁。到底采用什么模型？怎样离散化？刚体与弹性体之间、及其同控制之间如何耦合？以及系统的动态特性和稳定性等，这些都需要通过全物理实验来进行研究和验证。实验的目的，从动力学角度看主要是研究刚柔耦合系统的力学特性，从控制角度看主要是研究在附件振动影响下能否实现对中心刚体姿态角运动的控制目标。
此外，长期以来，结构和参数的变化是影响系统动力学控制的重要因素，而挠性振动是其中最典型的表现形式。几十年来，由于对挠性振动没有考虑或考虑不够而造成工程上的故障及任务失败的例子不胜枚举。所以加强挠性结构全物理控制实验研究迫在眉睫。将刚柔耦合结构变参数智能控制技术研究的结果通过更完善的全物理仿真实验进行比较验证，具有及其重要的现实意义。
然而，目前国内外这类实验装置的技术现状并不理想。其中David B S，Daniel B E.所著的Experiment demonstration ofthe flexible sructures.J.Guidance(第7卷，1984年第5号)描述了早期的挠性结构实验，由于没有采取抵消重力影响的适当措施，所以测得的频率和振型不是挠性板自身的；狼嘉彰，木田隆等所著的《大型挠性卫星三轴姿态控制的实验研究》(日本航空宇宙学会志，1987年，第407号，第35卷，第569-576页)中介绍的实验系统采用了气浮台技术，因此解决了上述重力影响问题，但是其电源是由地面通过外加缆索接入的，达不到对象模型的纯粹性。刚体姿态角由三脚架上的摄像机测量，依赖于地面信息计算处理，达不到测控功能的独立性；李季苏，牟小刚所著的《挠性结构物理仿真研究》等文献所介绍的实验系统在对象模型的纯粹性和测控功能的独立性方面有了一定的改进，但由于独立测量和无线通讯等技术条件的限制，所以实验效果并不能令人满意。
尤其需要强调的是，目前已有的实验设备都不具备模型参数的可调性和时变性，因此理论参考和工程应用价值都不大。具体地说，在现有的实验装置中，仅仅只能通过在每次实验中更换挠性功能模板或增减配重等做法来改变系统刚柔耦合系数、模态频率等关键参数。并且在每次实验中都是通过人工操作给挠性板施加干扰，因此每次实验中干扰力矩的大小都不一样，这导致实验结果不一致。
发明内容
针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种变参数动力学与控制实验系统，这种系统可以达到对象模型的纯粹性、测控功能的独立性和模型参数的可调性与时变性的目标。
本发明的另一个目的在于提供一种利用上述变参数动力学与控制实验系统进行实验的方法。
本发明的目的是通过下述技术手段实现的。
本发明提供一种变参数动力学与控制实验系统，包括气源及由气浮台和气浮轴承组成的气浮装置；刚性主体；主体喷气力矩执行装置；挠性附件装置；主体角运动测量装置；信号调理及数显装置；通讯测控装置；其中，所述挠性附件装置与所述刚性主体固连在一起，所述主体喷气力矩执行装置包括依次相连的储气瓶、主体送气管路、主体电磁阀和主体喷嘴；储气瓶安装在刚性主体底部，主体喷嘴固定设置在挠性附件装置上；所述刚性主体、主体喷气力矩执行装置、挠性附件装置、主体角运动测量装置及信号调理数显装置安装在由气浮轴承浮起的与地面隔离的气浮台上；其中，所述挠性附件装置包括挠性附件支架、可伸缩挠性附件和约束夹紧部件，其中附件支架与刚性主体固连，约束夹紧部件固连在附件支架两端，可伸缩挠性附件穿过约束夹紧部件可伸缩地连接在挠性附件支架上；可伸缩挠性附件与约束夹紧部件之间滑动配合；所述主体角运动测量装置为感应同步器，该同步器的输出端与所述信号调理及数显装置通过导线电连接；所述测控通讯装置包括固连在刚性主体内的现场计算机和采用无线方式与该现场计算机通讯的地面主计算机；所述实验系统还包括用于为该实验系统提供标准干扰力矩的挠性结构小推力驱动装置，该装置可移动地安装在挠性附件装置的可伸缩挠性附件端部。
本发明变参数动力学与控制实验系统的第一个改进之处在于所述挠性附件装置中的挠性附件支架是一个固连在刚性主体两侧的对称桁架支撑件，该支撑件由底梁、侧梁和顶梁连接构成；所述可伸缩挠性附件包括驱动部件、传动部件、挠性附件组合件，其中驱动部件是步进电机，传动部件由滚珠丝杠和套筒组成，滚珠丝杠两端固定在桁架支撑件的底梁上；步进电机固连在桁架支撑件底梁一端并与滚珠丝杠同轴连接；所述挠性附件组合件包括挠性模板和与其一端固连的运动滑块，该运动滑块与套筒固连且可滑动地安装在桁架支撑件底梁上。
本发明变参数动力学与控制实验系统的第二个改进之处在于所述约束夹紧部件包括托架、固连在该托架内的夹紧组合和支撑组合；其中托架为方框形且固连在所述挠性附件支架两端，夹紧组合由成对设置在托架两侧内壁的相对位置处的夹紧件组成，支撑组合由设置在托架底板上的支撑件组成；所述挠性模板穿过托架，且其两侧与夹紧件之间滑动配合，该挠性模板底面与支撑件之间滑动配合。
本发明变参数动力学与控制实验系统的第三个改进之处在于所述夹紧组合由四对滚珠轴承构成，且该滚珠轴承分别通过各自的轴承架固连在托架侧壁上，所述支撑组合由一个滚针轴承构成，且该滚针轴承通过其轴承架固连在托架的底板上。
本发明变参数动力学与控制实验系统的第四个改进之处在于所述感应同步器的转子固定安装在气浮台底部，定子固定安装在一个与刚性主体通过一根中空管固连的底盘上，定子的输出经由一个直接前级放大器并通过设置在该中空管中的所述导线与所述信号调理和数显装置电连接。
本发明变参数动力学与控制实验系统的第五个改进之处在于所述挠性结构小推力驱动装置包括可移动限位部件、阀门、喷气部件和送气管路；其中可移动限位部件与喷气部件固连，阀门连接在送气管路上，该送气管路一端与喷气部件相连，另一端通过一个三通管接头与所述主体送气管路相连。
本发明变参数动力学与控制实验系统的第六个改进之处在于所述阀门是通过现场计算机以脉宽调制信号进行控制的电磁阀，所述喷气部件具有喷气方向相反的两个喷嘴，且该喷嘴的口径为所述主体喷气力矩执行装置中主体喷嘴口径的0.2倍。
此外，本发明还提供一种利用上述实验系统进行实验的方法。
本发明的实验方法包括下列步骤(1)对气浮轴承供气以浮起气浮台，以便将所述刚性主体及与其连接的其他装置浮起与地面隔离；(2)向所述现场计算机输入控制程序；(3)现场计算机依据所述控制程序执行对实验系统中各装置的控制，并采集相关实验数据；(4)对实验数据进行分析、处理；其中，所述控制程序由主计算机通过无线通讯的方式发送给现场计算机，该现场计算机读取控制程序中的模态参数用以控制所述挠性附件装置中挠性模板的伸缩，和读取该控制程序中的干扰力矩参数用以控制所述挠性小推力驱动装置所产生的干扰力矩；现场计算机从所述信号调理和数显装置中直接采集刚性主体角运动信号并通过无线通讯方式将此信号传送给主计算机进行处理。
本发明的实验方法的第一个改进之处在于所述挠性模态参数是用于控制挠性附件装置中步进电机转速的脉宽调制波参数和用于控制该步进电机转向的计数器参数；所述干扰力矩参数是用于控制挠性小推力驱动装置中电磁阀开关的脉宽调制参数。
本发明的实验方法的第二个改进之处在于现场计算机的软件系统包括驻留软件模块和当前运行软件模块，其中驻留软件模块用于保留现场计算机与主计算机之间的通讯并执行当前软件运行软件模块；现场计算机将主计算机传送过来的参数和指令嵌入驻留软件模块中以形成当前运行软件模块，并依据所形成的该当前运行软件模块读取所述参数和指令以便对实验系统中的相应装置进行控制；驻留软件模块可通过接收主计算机的指令删除和更换当前运行软件模块。
本发明的实验系统和实验方法可带来如下有益效果本发明的动力学与控制实验系统与传统的相似实验系统相比，由于在结构和控制方面的大胆突破，所以能够较完满地完成前述的对象模型的纯粹性、测控功能的独立性和模型参数的可调性与时变性的目标。具体来说，将实验台浮起，并把测量刚性主体角运动的感应同步器的输出直接接到实验台上，以及主计算机和现场计算机采用无线方式进行通讯，这些特点都使得系统可满足对象模型的纯粹性和测控功能的独立性的要求。同时，采用可伸缩挠性附件装置和挠性小推力驱动装置则成功地解决了传统的类似实验系统中参数无法时变的难题。
根据本实验系统的第一至第三个改进之处，所述挠性附件装置中的挠性附件可伸缩，即夹紧部件7和运动滑块6之间的挠性附件由于其平面外的运动受到约束夹紧部件7的限制，因此不产生振动，而夹紧部件7以外的部分可以自由振动。由于挠性附件的有效振动长度随着挠性附件的伸缩发生变化，因此导致实验系统总转动惯量、耦合参数及振动频率同时发生了变化。由此在实验过程中达到系统主要参数时变的目的。
根据本实验系统的第四个改进之处，将所述感应同步器反装，即该同步器的直接前级放大输出接到实验台上并由现场计算机直接采集角度处理信号。因而无需像传统实验系统中那样，将定子装在转子的上方，主体角运动信号必须传送到地面上另行处理。这就使得系统结构简单可靠，并且保证了被控对象的纯粹性与测控功能的独立性。
根据本发明的第五和第六个改进之处，利用所述挠性结构小推力驱动装置为实验系统提供相同的干扰力矩，从而避免了以往实验中由操作人员人为给挠性板干扰，使得每次实验的干扰力矩都不一样，进而导致实验结果不一致的弊端。同时，该装置还实现了挠性结构边界(点)控制的喷气方式。
根据本发明的实验方法，在一次完整的实验过程中，本发明的实验系统可脱离实验人员的人为控制自主进行实验，可由现场计算机直接采集主体角运动参数而无需由地面附加装置测量该角运动数据，从而达到对象模型的纯粹性和测控功能独立性的目的。此外，在实验过程中还可根据需要随时改变相关动力学或控制实验参数达到实验系统参数时变的目的。
根据本发明的实验方法的第一个改进之处，可通过改变挠性附件装置的可伸缩附件的伸缩方向和伸缩速率达到实验系统的刚柔耦合系数、模态频率、振动阻尼等关键参数时变的目的；还可通过改变挠性小推力驱动装置中喷气控制电磁阀的开关来改变其所产生的干扰力矩。
根据本发明的实验方法的第二个改进之处，在每个实验循环过程中，无需实验人员的介入本发明的实验系统就可以独立完成实验。并且可以通过主计算机向现场计算机发送不同的控制运行软件而实现不同模式的实验，如可进行仿真实验、遥控实验等，且同一模式实验中的实验条件也可以实现时变，因而在变参数动力学和控制实验研究中意义重大。
附图简要说明下面将结合附图详细说明本发明的实施例。其中
图1是本发明变参数动力学与控制实验系统中由现场计算机所控制的实验台部分的示意图；图2是本发明变参数动力学与控制实验系统的挠性附件装置中约束夹紧部件处的部分侧视图；图3是本发明变参数动力学与控制实验系统的主体角运动测量装置中感应同步器的安装结构简图；
图4是根据本发明的实验方法的流程示意图。
具体实施例方式参照图1。图1是本发明变参数动力学与控制实验系统中由现场计算机所控制的实验台部分的示意图。从图中可看出，该实验装置在结构上是完全对称的，因此在此仅描述一侧的结构即可。如图1所示，打开实验系统气源后，气浮轴承2动作将刚性主体4和挠性附件桁架支撑件3，以及安装在刚性主体内4内的其他实验装置浮起并与地面隔离。这样就可以无接触地托起整个动力学系统，克服自身重力影响，模拟动力学系统的自由运动。所述挠性附件装置由桁架支撑件3、固连在该支撑件3两端的挠性附件以及约束夹紧部件7组成。其中桁架支撑件3对称安装在刚性主体4两侧并由顶梁、底梁和侧梁连接构成，挠性附件包括用作驱动装置的步进电机5，用作传动装置的滚珠丝杠及其套筒13，和由挠性模板8及固连在其一端的运动滑块6组成的挠性附件组合件。其中步进电机5固连在桁架支撑件3的底梁一端且与滚珠丝杠13同轴连接，该滚珠丝杠13两端用滚珠轴承固定在桁架支撑件3的底梁上。运动滑块6与滚珠套筒固连，并通过滚针式平动轴承安装在桁架支撑件3的底梁上。步进电机5转动产生驱动力，通过滚珠丝杠和套筒13带动运动滑块6在桁架支撑件3的底梁上作直线平动，从而带动挠性模板8沿水平方向作伸缩运动。在桁架支撑件底梁端部安装有夹紧部件7，用于夹紧穿过其中的挠性模板8(将在下文结合图2详细说明)。在本实施例中，可由主计算机设置脉宽调制波参数来控制步进电机5的转速进而控制挠性模板8的伸缩速率，并由该主计算机设置现场计算机内的一个计数器的工作状态来控制该挠性模板8的伸缩方向。挠性模板8可以是钢板、铝板或带方孔的铝板等多种形式。下列表1示出了采用这种可伸缩挠性附件装置的实验系统的关键参数指标。
表1 关键参数变化范围结果 从表1中可看出，本实验系统各个关键参数都有较大的变化范围。所以就可以根据理论研究和实际需要，并按照任务模型将运动滑块6伸缩到适当位置，与要求的模型参数相匹配，进行相应的力学和动力学控制实验。这样实现的参数可调性是以往仅仅通过更换挠性功能模板或增减配重等做法难以比拟的。
此外，桁架支撑件3侧梁上安装有用于为刚性主体4提供执行力矩的电磁阀及主体喷嘴12。可由位于刚性主体4内部的现场计算机(未示出)控制电磁阀开关，选择正反相喷气，由此使主体实现正反相旋转。在桁架支撑件3的顶梁上安装有一天线11，用于在实验中实现地面主计算机(未示出)与现场计算机之间的无线通讯。而且，在挠性模板8的端部设置有挠性结构小推力驱动装置。该装置包括一个可沿挠性模板8端部移动的夹紧限位部件20、一个具有正反两个方向喷嘴的喷气部件21、送气管路和控制电磁阀。经由一个三通管接头从主体4的喷气力矩执行装置的主体喷嘴12前端引出一分支，给本驱动装置供气。可用一个夹子或类似部件将夹紧限位部件20固定在挠性模板8板端部不同位置处。该装置中喷气部件喷嘴的口径最好为所述主体喷气执行力矩执行装置中主体喷嘴12口径的0.2倍。所述控制电磁阀由现场计算机通过脉宽调制进行控制，因而可根据实验需要提供各种标准干扰力矩。
如图1所示，由于本实验系统在机械结构上严格对称，故另一侧结构和连接关系与上述相应部分的内容相同，在此不再赘述。
参照图2。图2是本发明变参数动力学与控制实验系统的挠性附件装置中约束夹紧部件处的部分侧视图。在图中，挠性模板8穿过方框形的托架14，该托架14固连在桁架支撑件3的底梁端部。在托架14两侧内壁上相对位置处固定地设置有两对夹紧件9，9′和10，10′，在托架14的底板上固定设置有一支撑件15。适当调整夹紧件9，9′之间和10，10′之间的距离及支撑件15的安装高度，以使得挠性模板8与夹紧件和支撑件之间实现滑动配合，即当挠性模板8在作伸缩运动时，夹紧件9，9′和10，10′将该模板8夹紧，而支撑件15将该挠性模板8托住。由此能够确保在夹紧模板8的同时不影响其伸缩性能，所以能限制挠性附件的振动。在本实施例中，夹紧件可选用滚珠轴承，支撑件可选用滚针轴承。
参照图3。图3是主体角运动测量装置感应同步器的装配示意图。与工程上的惯用方式相比，这种装配方式实现了定转子反装。在图中，定子18和转子19安装在气浮轴承2的底部气浮台1(如图1所示)中。其中定子18固定安装在底盘22上，该底盘22通过一中空管17与刚性主体4固连；转子19通过一连接件24固定安装在气浮台1底部。定子18输出的主体角运动信号通过一个前级放大器23直接连接到由气浮轴承4浮起的实验台上，并由现场计算机直接采集角度信号并进行相应处理，随后响应主计算机的指令将处理过的角运动信号发送到主计算机。
参照图4，图4是根据本发明的实验方法的流程示意图。实验开始后，主计算机先进行辨识、初始化，现场计算机(即从机)进行通信、计数器初始化；然后主计算机通过无线通讯方式向现场计算机发送开始控制指令；随后，主计算机打开存储文件，根据需要选择控制程序，进入控制循环。在一个控制循环周期中，现场计算机根据由主计算机发送过来的控制程序(该程序中包括有关数据及控制指令)对相关实验装置进行控制，即驱动相关控制电磁阀；然后读取由所述感应同步器测得的刚性主体4的角运动参数以及其他相关数据，最后将这些数据打包并发送给主计算机。主计算机接收现场计算机发送过来的数据并对其进行辨识和控制参数计算，根据对数据计算和分析的结果，并结合实验目的和要求，向现场计算机发送相应控制数据和指令，从而进入新一轮动力学或控制实验循环。其中所述的参数包括控制挠性附件装置中挠性模板伸缩方向的计数器参数、控制该模板伸缩速率的脉宽调制波参数，以及控制挠性小推力驱动装置中电磁阀开关的脉宽调制波参数。现场计算机接收到这些控制参数后就可以对挠性模板的伸缩及挠性小推力驱动装置所产生的干扰力矩的大小和方向进行控制。同时，主计算机接收来自现场计算机的刚性主体角运动数据并根据实际需要调整控制所述主体喷气控制电磁阀的脉宽调制信号，以便改变主体喷气力矩的大小和方向。通过上述参数的设置以及对参数和相关控制指令的执行，就可以达到在一次实验中控制主体运行姿态和比较不同实验条件下不同实验结果的目的。
现场计算机的软件系统包括驻留软件模块(可称之为“壳”软件)和当前运行软件模块(可称之为“内核”软件)，现场计算机电源一起动，就自动运行其“壳”软件，即环境软件。现场计算机具有接收内核、开始执行内核、停止执行内核和退出系统等功能，由主计算机发送遥控通讯命令来决定现场计算机具体执行哪种功能。相应地，主计算机可进行上传内核、开始执行内核、停止执行内核、下载数据和退出系统等命令操作。现场计算机和主计算机都有自己相应的内核(数据)驻留文件夹。在进行所述内核软件和有关数据通讯传送的过程中，只需起动“上传内核”命令，所述“壳”软件便自动执行“接收内核”功能模块，把从主计算机内核软件中驻留文件夹传来的文件代码放置在现场计算机的内核(数据)驻留文件夹中，以便覆盖原来的内核文件夹。于是，下次再执行“内核”软件时，便是执行最新传来的内核文件。必须强调，只有不退出所述“壳”软件这一环境软件的前提下，才能完成上述功能。
利用本发明的实验系统和实验方法可以进行对称安装与不对称安装挠性结构动力学实验和各种控制实验，可以进行挠性附件伸缩过程中的动力学与控制方法实验研究，可以做振动抑制实验也可以做大角度机动实验，可以针对有关型号任务在一定程度上进行控制方案的实验验证。同时，可以用于对航天器控制工程师进行控制系统培训、以及用于帮助高校自控专业学生掌握典型控制系统。
虽然上文结合实施例对本发明的内容进行了详细说明，但是本领域普通技术人员应当理解，在不背离附后的所要求保护的范围和精神的前提下，本发明还可以有各种变化和实施方式。
权利要求
1.一种变参数动力学与控制实验系统，包括气源及由气浮台和气浮轴承组成的气浮装置；刚性主体；主体喷气力矩执行装置；挠性附件装置；主体角运动测量装置；信号调理及数显装置；通讯测控装置；其中，所述挠性附件装置与所述刚性主体固连在一起，所述主体喷气力矩执行装置包括依次相连的储气瓶、主体送气管路、主体电磁阀和主体喷嘴；储气瓶安装在刚性主体底部，主体喷嘴固定设置在挠性附件装置上；所述刚性主体、主体喷气力矩执行装置、挠性附件装置、主体角运动测量装置及信号调理数显装置安装在由气浮轴承浮起的与地面隔离的气浮台上，其特征在于所述挠性附件装置包括挠性附件支架、可伸缩挠性附件和约束夹紧部件，其中附件支架与刚性主体固连，约束夹紧部件固连在附件支架两端，可伸缩挠性附件穿过约束夹紧部件可伸缩地连接在挠性附件支架上；可伸缩挠性附件与约束夹紧部件之间滑动配合；所述主体角运动测量装置为感应同步器，该同步器的输出端与所述信号调理及数显装置通过导线电连接；所述测控通讯装置包括固连在刚性主体内的现场计算机和采用无线方式与该现场计算机通讯的地面主计算机；所述实验系统还包括用于为该实验系统提供标准干扰力矩的挠性结构小推力驱动装置，该装置可移动地安装在挠性附件装置的可伸缩挠性附件端部。
2.如权利要求1所述的变参数动力学与控制实验系统，其特征在于所述挠性附件装置中的挠性附件支架是一个固连在刚性主体两侧的对称桁架支撑件，该支撑件由底梁、侧梁和顶梁连接构成；所述可伸缩挠性附件包括驱动部件、传动部件、挠性附件组合件，其中驱动部件是步进电机，传动部件由滚珠丝杠和套筒组成，滚珠丝杠两端固定在桁架支撑件的底梁上；步进电机固连在桁架支撑件底梁一端并与滚珠丝杠同轴连接；所述挠性附件组合件包括挠性模板和与其一端固连的运动滑块，该运动滑块与套筒固连且可滑动地安装在桁架支撑件底梁上。
3.如权利要求1或2所述的变参数动力学与控制实验系统，其特征在于所述约束夹紧部件包括托架、固连在该托架内的夹紧组合和支撑组合；其中托架为方框形且固连在所述挠性附件支架两端，夹紧组合由成对设置在托架两侧内壁的相对位置处的夹紧件组成，支撑组合由设置在托架底板上的支撑件组成；所述挠性模板穿过托架，且其两侧与夹紧件之间滑动配合，该挠性模板底面与支撑件之间滑动配合。
4.如权利要求3所述的变参数动力学与控制实验系统，其特征在于所述夹紧组合由四对滚珠轴承构成，且该滚珠轴承分别通过各自的轴承架固连在托架侧壁上，所述支撑组合由一个滚针轴承构成，且该滚针轴承通过其轴承架固连在托架的底板上。
5.如权利要求1或2所述的变参数动力学与控制实验系统，其特征在于所述感应同步器的转子固定安装在气浮台底部，定子固定安装在一个与刚性主体通过一根中空管固连的底盘上，定子的输出经由一个直接前级放大器并通过设置在该中空管中的所述导线与所述信号调理和数显装置电连接。
6.如权利要求1或2所述的变参数动力学与控制实验系统，其特征在于所述挠性结构小推力驱动装置包括可移动限位部件、阀门、喷气部件和送气管路；其中可移动限位部件与喷气部件固连，阀门连接在送气管路上，该送气管路一端与喷气部件相连，另一端通过一个三通管接头与所述主体送气管路相连。
7.如权利要求6所述的变参数动力学与控制实验系统，其特征在于所述阀门是通过现场计算机以脉宽调制信号进行控制的电磁阀，所述喷气部件具有喷气方向相反的两个喷嘴，且该喷嘴的口径为所述主体喷气力矩执行装置中主体喷嘴口径的0.2倍。
8.一种以权利要求1所述的变参数动力学与控制实验系统进行实验的方法，包括下列步骤(1)、对气浮轴承供气以浮起气浮台，以便将所述刚性主体及与其连接的其他装置浮起与地面隔离；(2)、向所述现场计算机输入控制程序；(3)、现场计算机依据所述控制程序执行对实验系统中各装置的控制，并采集相关实验数据；(4)、对实验数据进行分析、处理；其特征在于所述控制程序由主计算机通过无线通讯的方式发送给现场计算机，该现场计算机读取控制程序中的模态参数用以控制所述挠性附件装置中挠性模板的伸缩，和读取该控制程序中的干扰力矩参数用以控制所述挠性小推力驱动装置所产生的干扰力矩；现场计算机从所述信号调理和数显装置中直接采集刚性主体角运动信号并通过无线通讯方式将此信号传送给主计算机进行处理。
9.如权利要求8所述的控制实验系统进行实验的方法，其特征在于所述挠性模态参数是用于控制挠性附件装置中步进电机转速的脉宽调制波参数和用于控制该步进电机转向的计数器参数；所述干扰力矩参数是用于控制挠性小推力驱动装置中电磁阀开关的脉宽调制参数。
10.如权利要求8或9所述的控制实验系统进行实验的方法，其特征在于现场计算机的软件系统包括驻留软件模块和当前运行软件模块，其中驻留软件模块用于保留现场计算机与主计算机之间的通讯并执行当前软件运行软件模块；现场计算机将主计算机传送过来的参数和指令嵌入驻留软件模块中以形成当前运行软件模块，并依据所形成的该当前运行软件模块读取所述参数和指令以便对实验系统中的相应装置进行控制；驻留软件模块可通过接收主计算机的指令删除和更换当前运行软件模块。
全文摘要
一种变参数动力学与控制实验系统,包括:气源及由气浮台和气浮轴承组成的气浮装置;刚性主体;主体喷气力矩执行装置;性附件装置;主体角运动测量装置;信号调理及数显装置;通讯测控装置;挠性附件装置与所述刚性主体固连在一起,所述刚性主体、主体喷气力矩执行装置、挠性附件装置、主体角运动测量装置及信号调理数显装置安装在由气浮轴承浮起的与地面隔离的气浮台上。这种系统可以达到对象模型的纯粹性、测控功能的独立性和模型参数的可调性与时变性的目标。同时本发明提供的利用上述变参数动力学与控制实验系统进行实验的方法简单,控制精度较高,延时时间较短。
文档编号G01M99/00GK1358993SQ0114494
公开日2002年7月17日 申请日期2001年12月24日 优先权日2001年12月24日
发明者李智斌, 吴宏鑫, 王晓磊, 李季苏, 容伊, 郝永波, 张洪华, 李通生, 肖今雄, 于志杰, 解永春, 杨天安, 邢琰 申请人:北京控制工程研究所