一种电磁上抛微重力装置、控制方法以及系统

摘要

本发明实施例涉及一种电磁上抛微重力装置、控制方法以及系统。其中，该装置包括：电磁发射器、速度传感器和控制器，其中，速度传感器用于：对电磁发射器的速度进行监测，得到运行速度，并将运行速度传输至控制器，控制器用于：将接收到的第一运行速度与预设的第一速度阈值进行比较，并当第一运行速度大于第一速度阈值时，控制电磁发射器携带载荷舱发射；当电磁发射器携带载荷舱处于自由落体运动时，则控制器还用于：将第二运行速度与预设的第二速度阈值进行比较，并当第二运行速度等于第二速度阈值时，则对电磁发射器产生制动力，以控制电磁发射器进入电磁制动降速模式。通过采用电磁力的方式发射上抛，不仅提高了效率，且实现了全程控制。

权利要求

1.一种电磁上抛微重力装置，其特征在于，所述装置包括：电磁发射器、速度传感器和控制器，其中，所述速度传感器用于：对所述电磁发射器的速度进行监测，得到运行速度，并将所述运行速度传输至所述控制器，其中，所述运行速度包括第一运行速度和第二运行速度；

所述控制器用于：将接收到的所述第一运行速度与预设的第一速度阈值进行比较，并当所述第一运行速度大于或等于所述第一速度阈值时，控制所述电磁发射器携带载荷舱发射；

当所述电磁发射器携带所述载荷舱处于自由落体运动时，则所述控制器还用于：将所述第二运行速度与预设的第二速度阈值进行比较，并当所述第二运行速度等于第二速度阈值时，则对所述电磁发射器产生制动力，以控制所述电磁发射器进入电磁制动降速模式；

其中，所述第一速度阈值大于所述第二速度阈值。

2.根据权利要求1所述的一种电磁上抛微重力装置，其特征在于，所述装置还包括：导轨，所述电磁发射器包括：动子和定子，其中，所述导轨用于：对所述定子进行固定，使得所述定子固定安装在所述导轨上；

所述速度传感器具体用于：对所述动子的速度进行监测；

所述控制器具体用于：控制所述动子携带所述载荷舱发射；

所述控制器还具体用于：控制所述动子进入电磁制动降速模式；

其中，所述定子与所述动子连接，所述动子安装在所述载荷舱两侧。

3.根据权利要求2所述的一种电磁上抛微重力装置，其特征在于，所述装置还包括：位置传感器和切换开关，其中，所述位置传感器用于：对所述动子的位置进行监测，并将监测到的位置信息发送至所述控制器；

所述控制器用于：当所述动子处于第一段导轨，且所述控制器根据所述位置信息确定所述动子与第二段导轨的距离小于或等于预设的距离阈值时，则开启所述切换开关，以便通过所述切换开关为所述电磁发射器供电；

其中，所述第一段导轨和第二段导轨为：所述导轨中所述动子依次经过的两段，且所述第二段导轨与所述切换开关相对应。

4.根据权利要求1所述的一种电磁上抛微重力装置，其特征在于，所述装置还包括：应急制动器，且所述运行速度还包括第三运行速度时，其中，所述控制器还用于：当所述电磁发射器处于所述电磁制动降速模式时，将所述第三运行速度与预设的当前速度阈值进行比较，并当所述第三运行速度大于当前速度阈值时，则控制所述应急制动器停止所述电磁发射器的运行；

其中，所述当前速度阈值小于所述第二速度阈值。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种电磁上抛微重力装置，其特征在于，电磁发射器选型为长初级感应电磁发射器、长初级永磁电磁发射器或者短初级电磁发射器。

6.一种电磁上抛微重力系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求1-5中任一项所述的电磁上抛微重力装置，所述系统还包括：储能装置、交流控制器，其中，所述储能装置用于：通过所述交流控制器为所述电磁上抛微重力装置提供电源。

7.根据权利要求6所述的一种电磁上抛微重力系统，其特征在于，所述系统还包括：监控装置用于：对所述电磁上抛微重力装置进行监控，并通过通信网与所述储能装置、所述交流控制器以及所述电磁上抛微重力装置进行通信。

8.一种电磁上抛微重力装置的控制方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-5中任一项所述的电磁上抛微重力装置，所述方法包括：速度传感器对电磁发射器的速度进行监测，得到运行速度，并将所述运行速度传输至控制器，其中，所述运行速度包括第一运行速度和第二运行速度；

所述控制器将接收到的所述第一运行速度与预设的第一速度阈值进行比较，并当所述第一运行速度大于或等于预设的第一速度阈值时，则控制所述电磁发射器携带载荷舱发射；

当所述电磁发射器携带所述载荷舱处于自由落体运动时，则所述控制器将所述第二运行速度与预设的第二速度阈值进行比较，并当所述第二运行速度等于第二速度阈值时，则对所述电磁发射器产生制动力，以控制所述电磁发射器进入电磁制动降速模式；

其中，所述第一速度阈值大于所述第二速度阈值。

9.根据权利要求8所述的一种电磁上抛微重力装置的控制方法，其特征在于，当所述电磁上抛微重力装置包括：导轨，所述电磁发射器包括：动子和定子时，则所述方法还包括：所述导轨对所述定子进行固定，使得所述定子固定安装在所述导轨上；

所述速度传感器对电磁发射器的速度进行监测具体为：所述速度传感器对所述动子的速度进行监测；

所述控制器控制电磁发射器携带载荷舱发射具体为：所述控制器控制所述动子携带所述载荷舱发射；

所述控制器控制所述电磁发射器进入电磁制动降速模式具体为：所述控制器控制所述动子进入电磁制动降速模式；

其中，所述定子与所述动子连接，所述动子安装在所述载荷舱两侧。

10.根据权利要求9所述的一种电磁上抛微重力装置的控制方法，其特征在于，当所述装置包括：位置传感器、切换开关时，则所述方法还包括：所述位置传感器对所述动子的位置进行监测，并将检测到的位置信息发送至控制器；

当所述动子处于第一段导轨，且控制器根据位置信息确定所述动子与第二段导轨的距离小于或等于预设的距离阈值时，则所述控制器开启所述切换开关，以便通过所述切换开关为所述电磁发射器供电；

其中，所述第一段导轨和第二段导轨为：所述导轨中所述动子依次经过的两段，且所述第二段导轨与所述切换开关相对应。

说明书

一种电磁上抛微重力装置、控制方法以及系统

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及设计空间技术领域，尤其涉及一种电磁上抛微重力装置、控制方法以及系统。

背景技术

[0002] 可以理解的是，地面微重力模拟有两种应用需求：第一，用于空间微重力科学。微重力科学包括空间生命、微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料、基础物理等多个学科，也涉及多个领域的空间的新技术试验。科学实验卫星、空间实验室、空间站等作为实验平台长期在轨运行，可以提供很高的微重力水平，但研制要求高，成本大，机会稀少。很多实验通过短时的微重力环境也可以获得有效的实验结果，不需要到太空验证；而太空中的微重力实验也常常需要大量地基微重力环境进行前期实验和比对。第二，用于地面人类微重力体验和科普活动。人类自古以来都进入太空的梦想，随着航天事业的不断发展与成熟，体验太空环境需求越来越大，更有甚者不惜财力物力体验微重力环境。太空体验的多重感受中，视觉、听觉等体验都很容易通过地面模拟，而长期失重的环境难以实现。航天员训练常用水槽等方式模拟出类似失重的体验也并非实现了真正的失重状态。在地面模拟较长时间的微重力环境，使微重力体验不再遥不可及，既可以用于航天员的训练，也可以面向大众开展失重体验。此外，在失重环境下进行一些简单的物理实验，可以成为重要的微重力科普课堂。

[0003] 在现有技术中，地面产生微重力的方法一般有落塔/落管、失重飞机、落弹舱、探空火箭等几种。几种方式各有优缺点：探空火箭时间最长，但发射成本太高，不亚于微重力卫星；失重飞机能提供20秒以上微重力时间，可以携带较大体积的载荷，但微重力水平最多到10-3g，也比较昂贵；落塔如果采用双舱方式，可以达到10-5～10-6量级，但微重力时间太短。

[0004] 目前，日本的JAMIC深井可以达到10s的微重力时间，但现在已经废弃；美国的Zero-g深井也是五十年前建设的；此外还有ZARM、力学所落塔，以及十几个小型落塔/落井。

[0005] 中科院力学所微重力实验中心的落塔主要组成部分：实验舱组件、减速回收系统和释放系统。其中：

[0006] (1)实验舱组件：大部分由内外两舱组成，内舱微重力水平更好；

[0007] (2)减速系统：采用范能回收装置，由网、绳索、换能器等组成；

[0008] (3)释放系统：兰州空间物理研究所夏成明等人研究了落塔电磁悬吊、释放技术，可以用于落塔的平稳释放，提高微重力水平。

[0009] 借鉴抛物线飞机实现微重力环境的运行模式，在普通落塔上叠加上抛的弹射的方式，便在单程落塔内实现双倍的微重力时间，即如需获得相同实验时间，可以使建筑的高度降低至1/4。德国Bremen大学的ZARM研究团队研制液压上抛装置使Bremen落塔的微重力时问从原来的4.74秒，延长到9.48秒。

[0010] 落塔弹射上抛问题，由于加速运动的垂直高度和作用力两方面的限制，属于短距离、高行程利用效率的加速物体过程。对于短距离加速推进，常用的推进方式包括化学能、蒸汽能、液压等方式。化学能爆炸弹射和蒸汽能弹射方式能提供较大的作用力，但是行程效率的利用率低并且可控性较差；液压能可采用滑轮变速机构加速度低的液压缸，和直顶式高速液压缸的方案，但行程相对较短；采用直驱电机的方式进行牵引，在距离相对较长时对传送带的要求太高，并且提供的出力相对较小。

发明内容

[0011] 为解决上述背景技术中的至少一个技术问题，本发明实施例提供了一种电磁上抛微重力装置、控制方法以及系统。

[0012] 根据本发明实施例的一个方面，本发明实施例提供了一种电磁上抛微重力装置，所述装置包括：电磁发射器、速度传感器和控制器，其中，

[0013] 所述速度传感器用于：对所述电磁发射器的速度进行监测，得到所述运行速度，并将所述运行速度传输至控制器，其中，所述运行速度包括第一运行速度和第二运行速度；

[0014] 所述控制器用于：将接收到的所述第一运行速度与预设的第一速度阈值进行比较，并当所述第一运行速度大于或等于所述第一速度阈值时，控制所述电磁发射器携带载荷舱发射；

[0015] 当所述电磁发射器携带所述载荷舱处于自由落体运动时，则所述控制器还用于：将所述第二运行速度与预设的第二速度阈值进行比较，并当所述第二运行速度等于第二速度阈值时，则对所述电磁发射器产生制动力，以控制所述电磁发射器进入电磁制动降速模式；

[0016] 其中，所述第一速度阈值大于所述第二速度阈值。

[0017] 通过本实施例提供的包括电磁发射器、速度传感器和控制器的电磁上抛微重力装置，一方面，避免了现有技术中通过微重力落塔时，效率低的技术弊端；另一方面，在实现了采用电磁力的方式发射上抛，不仅提高了效率，而且实现了全程控制。

[0018] 根据本发明的另一个方面，本发明实施例还提供了一种电磁上抛微重力系统，所述系统包括如上所述的电磁上抛微重力装置，所述系统还包括：储能装置、交流控制器，其中，

[0019] 所述储能装置用于：通过所述交流控制器为所述电磁上抛微重力装置提供电源。

[0020] 根据本发明的另一个方面，本发明实施例还提供了一种电磁上抛微重力装置的控制方法，所述方法基于如上所述的电磁上抛微重力装置，所述方法包括：

[0021] 速度传感器对电磁发射器的速度进行监测，得到运行速度，并将所述运行速度传输至控制器，其中，所述运行速度包括第一运行速度和第二运行速度；

[0022] 所述控制器将接收到的所述第一运行速度与预设的第一速度阈值进行比较，并当所述第一运行速度大于或等于预设的第一速度阈值时，则控制所述电磁发射器携带载荷舱发射；

[0023] 当所述电磁发射器携带所述载荷舱处于自由落体运动时，则所述控制器将所述第二运行速度与预设的第二速度阈值进行比较，并当所述第二运行速度等于第二速度阈值时，则对所述电磁发射器产生制动力，以控制所述电磁发射器进入电磁制动降速模式；

[0024] 其中，所述第一速度阈值大于所述第二速度阈值。

[0025] 进一步地，当所述电磁上抛微重力装置还包括：应急制动器，且所述运行速度还包括第三运行速度时，则所述方法还包括：

[0026] 当所述电磁发射器处于所述电磁制动降速模式时，所述控制器将所述第三运行速度与预设的当前速度阈值进行比较，并当所述第三运行速度大于当前速度阈值时，则控制所述应急制动器停止所述电磁发射器的运行；

[0027] 其中，所述当前速度阈值小于所述第二速度阈值。

附图说明

[0028] 图1为本发明实施例提供的一种电磁上抛微重力装置的结构示意图；

[0029] 图2为本发明实施例提供的一种电磁上抛微重力系统的结构示意图；

[0030] 图3为本另一发明实施例提供的一种电磁上抛微重力系统的结构示意图；

[0031] 图4为本发明实施例提供的一种载荷舱的结构示意图；

[0032] 图5为本发明实施例提供的一种电磁上抛微重力装置的控制方法的流程示意图；

[0033] 附图标记：1、定子；2、动子；3、导轨；4、载荷舱；5、切换开关，6、应急制动器；7、储能装置；8、交流控制器；9、监控装置。

具体实施方式

[0034] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

[0035] 本发明实施例提供了一种电磁上抛微重力装置、控制方法以及系统。

[0036] 根据本发明实施例的一个方面，本发明实施例提供了一种电磁上抛微重力装置。

[0037] 第一实施例：

[0038] 请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种电磁上抛微重力装置的结构示意图。

[0039] 如图1所示，该装置包括：电磁发射器、速度传感器和控制器，其中，

[0040] 速度传感器用于：对电磁发射器的速度进行监测，得到运行速度，并将运行速度传输至控制器，其中，运行速度包括第一运行速度和第二运行速度。

[0041] 在电磁上抛微重力装置运行过程中，由速度传感器对电磁发射器的运行速度进行监测。可以理解的是，电磁发射器在运动时，使得电磁发射器和载荷舱处理不同的阶段或模式。如：发射前的静止模式，以及发射时的发射模式，以及发射后的自由落体运动模式等等。不管是在哪个阶段，速度传感器均对电磁发射器的速度进行监测。

[0042] 可以理解的是，不同的模式下，电磁发射器的运行速度以及其对应的速度要求是并不相同的。如，在发射模式时，电磁发射器的运行速度自然会比较快。所以，运行速度包括多种速度值。如，将在发射前的待发射模式中，速度传感器监测到的运行速度标记为第一运行速度。

[0043] 控制器用于：将接收到的第一运行速度与预设的第一速度阈值进行比较，并当第一运行速度大于或等于第一速度阈值时，控制电磁发射器携带载荷舱发射。

[0044] 第一速度阈值类似于触发发射模式的运行速度临界值。速度传感器一直对电磁发射器的运行速度进行监测，并将监测到的运行速度发送至控制器。控制器对接收到的运行速度进行管理。

[0045] 具体地，当电磁发射器和载荷舱处于待发射模式时，控制器获取到第一运行速度大于第一速度阈值，则控制器控制电磁发射器携带载荷舱进行发射。

[0046] 当电磁发射器携带载荷舱处于自由落体运动时，则控制器还用于：将第二运行速度与预设的第二速度阈值进行比较，并当第二运行速度等于第二速度阈值时，则对电磁发射器产生制动力，以控制电磁发射器进入电磁制动降速模式。

[0047] 可以理解的是，通过电磁发射器带动载荷舱向上主键加速，在达到最大速度后，停止加速，载荷舱处于自由落体状态，载荷舱在重力的作用下主键减速，即上升到最高点后开始下落。且，下落时，仍然由电磁发射器控制载荷舱逐渐减速。

[0048] 所以，当电磁发射器携带载荷舱处于自由落体运动时，速度传感器将监测到的第二运行速度发送至控制器，由控制器将第二运行速度与第二速度阈值进行比较，如果第二运行速度等于第二速度阈值时，则控制电磁发射器进入电磁制动降速模式。

[0049] 其中，第一速度阈值大于第二速度阈值。

[0050] 其中，电磁发射器可以为多组构成。

[0051] 电磁发射器可以选型为长初级感应电磁发射器、长初级永磁电磁发射器、短初级电磁发射器等多种方式。

[0052] 电磁发射器的驱动器为电磁发射器提供运动所需要的变化电流。

[0053] 进一步，电磁发射器的驱动器可以采用SVPWM变换方法。

[0054] 且，电磁发射器还可以根据需求规划不同的曲线，对速度进行控制，以及1/6、1/3重力等。

[0055] 控制器为电磁发射器提供闭环反馈控制。

[0056] 进一步，控制器可以采用电流环、速度环、位移环等多种方法。

[0057] 其中，载荷舱由动子连接架、载荷舱外体、蓄电池、数据管理单元、测控单元、惯性传感器等部分组成。

[0058] 第二实施例：

[0059] 本实施例以第一实施例为基础。

[0060] 请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种电磁上抛微重力系统的结构示意图。

[0061] 结合图1和图2，该装置还包括：导轨3，电磁发射器包括：动子2和定子1，其中，[0062] 导轨3用于：对定子1进行固定，使得定子1固定安装在导轨3上。

[0063] 速度传感器具体用于：对动子2的速度进行监测。

[0064] 速度传感器具体为对电磁发射器中的动子2的速度进行监测，从而得到运行速度。

[0065] 控制器具体用于：控制动子2携带载荷舱4发射。

[0066] 控制器在控制电磁发射器携带载荷舱4发射时，具体为控制动子2携带载荷舱4进行发射。

[0067] 控制器还具体用于：控制动子2进入电磁制动降速模式。

[0068] 其中，定子1与动子2连接，动子2安装在载荷舱4两侧。

[0069] 其中，导轨4采用滚轮式或磁悬浮导轨。

[0070] 第三实施例：

[0071] 本实施例以第二实施例为基础。请继续参阅图2。

[0072] 该装置还包括：位置传感器和切换开关5，其中，

[0073] 位置传感器用于：对动子2的位置进行监测，并将监测到的位置信息发送至控制器。

[0074] 由于电磁发射器的运动即为动子的运动，所以，动子2的位置是会发生变化的。通过采用位置传感器对动子2的位置进行监测。

[0075] 当动子2处于第一段导轨，且控制器根据接收到的位置信息确定动子2与第二段导轨的距离小于或等于预设的距离阈值时，则控制器用于：开启切换开关5，以便通过切换开关5为电磁发射器供电。

[0076] 其中，第一段导轨和第二段导轨为：导轨3中动子2依次经过的两段，且第二段导轨与切换开关相对应。

[0077] 在本实施例中，使用分段供电的方式为电磁上抛微重力装置供电。具体地：

[0078] 将导轨3分为多段，如将导轨3依次分为第一段导轨、第二段导轨和第三段导轨。其中，动子2依次经过第一段导轨、第二段导轨和第三段导轨。当动子2处于第一段导轨，则为第一段导轨对应的电磁发射器为其供电。当位置传感器监测到动子2与第二段导轨的距离小于距离阈值时，则控制器控制开启第二段导轨对应的切换开关5，以便为第二段导轨对应的电磁发射器为其供电。从而实现节约电源的技术效果。

[0079] 第四实施例：

[0080] 本实施例以第一实施例至第三实施例中任一实施例为基础。

[0081] 请参阅图3，图3为本另一发明实施例提供的一种电磁上抛微重力系统的结构示意图。

[0082] 结合图1、图2和图3，该装置还包括：应急制动器6，且运行速度还包括第三运行速度时，其中，

[0083] 控制器还用于：当电磁发射器处于电磁制动降速模式时，将第三运行速度与预设的当前速度阈值进行比较，并当第三运行速度大于当前速度阈值时，则控制应急制动器6停止电磁发射器的运行。

[0084] 当电磁发射器处于电磁制动降速模式时，速度传感器监测到的运行速度为第三运行速度。

[0085] 控制器将第三运行速度与当前速度阈值进行比较，如果第三运行速度大于当前速度阈值，则说明电磁上抛微重力装置可能出现故障，则通过控制应急制动器6停止电磁发射器的运行。以确保电磁上抛微重力装置安全且可靠的运行。

[0086] 且，应急制动器6的数量为两个。

[0087] 可以理解的是，不同的位置，对应的当前速度阈值并不相同。

[0088] 其中，当前速度阈值小于第二速度阈值。

[0089] 第五实施例：

[0090] 本实施例以第一实施例至第四实施例中任一实施例为基础。

[0091] 在本实施例中，该装置还包括：

[0092] 减震机构，用于对电磁发射器运行过程中产生的震动进行减震处理。

[0093] 可以理解的是，在电磁发射器运行的过程中，会产生震动，而通过减震机构，可以进行减震处理。从而使得电磁上抛微重力装置安全且可靠的进行运行。

[0094] 根据本发明实施例的另一个方面，本发明实施例提供了一种电磁上抛微重力系统。具体可参阅图2和图3。

[0095] 该系统包括第一实施例至第五实施例中任一实施例所述的电磁上抛微重力装置，还包括：储能装置7、交流控制器8，其中，

[0096] 储能装置7用于：通过交流控制器8为电磁上抛微重力装置提供电源。

[0097] 进一步地，如图2所示，该系统还包括：

[0098] 监控装置9用于：对电磁上抛微重力装置进行监控，并通过通信网与储能装置7、交流控制器8以及电磁上抛微重力装置进行通信。

[0099] 其中，储能电源可以由超级电容、储能飞轮等构成。

[0100] 为使更清楚和透彻的对本申请中的电磁上抛微重力装置以及电磁上抛微重力系统进行理解，现结合图2和图3，对其进行阐述。

[0101] 如图2所示，由外部电源对存储装置7进行充电，系统运行时，储能装置7进行放电。如：由市电通过转换器对储能装置7进行充电。经过交流控制器8对电磁上抛微重力装置提供电能。电磁上抛微重力装置分为四段，在电磁发射器运行的过程中，采用分段供电的模式，使用分段供电切换开关5进行切换，实现分段供电，从而节约电源。且通过监控装置9对系统运行过程进行监控，并通过通信网与储能装置7、交流控制器8和电磁上抛微重力装置进行通信。

[0102] 结合图2和图3，储能装置7经过交流控制器8对电磁发射器进行供电。电磁上抛微重力装置在空间上分为三段，分别是牵引制动段、有效自由抛射段和检修操作空间。该三段的分布为从上至下依次排列。其中，牵引制动段和有效自由抛射段都由分布式定子1铺设构成。载荷舱4两端安装动子2，载荷舱4内部用于提供微重力试验的环境。在电磁上抛微重力装置的顶部和底部均安装有应急制动器。

[0103] 其中，在电磁上抛微重力装置底部为减震机构，外侧由定子1部分铺设而成，载荷舱4外部为动子2，载荷舱4底部安装有减震机构。载荷舱4分为试验内舱和试验外舱，以克服运动过程中不可避免的误差，保证试验内舱的微重力水平达到10-6g。

[0104] 结合图2和图3，电磁发射器包括定子1和动子2。并设置电磁发射器的支撑结构，在电磁发射器的底部安装应急制动器。由储能装置7进行供电。

[0105] 图4为载荷舱的基本结构示意图，载荷舱分为内舱和外舱，载荷舱底部设有缓冲装置。内舱的微重力水平高于外舱。载荷舱外侧安装有电磁屏蔽装置。载荷舱内提供了微重力实验所需的实验环境以及实验设施。

[0106] 根据本发明实施例的另一个方面，本发明实施例提供了一种电磁上抛微重力装置的控制方法。

[0107] 请参阅图5，图5为本发明实施例提供的一种电磁上抛微重力装置的控制方法的流程示意图。

[0108] 如图5所示，该方法包括：

[0109] S100：速度传感器对电磁发射器的速度进行监测，得到运行速度，并将运行速度传输至控制器，其中，运行速度包括第一运行速度和第二运行速度；

[0110] S200：控制器将接收到的第一运行速度与预设的第一速度阈值进行比较，并当第一运行速度大于或等于预设的第一速度阈值时，则控制电磁发射器携带载荷舱发射；

[0111] S300：当电磁发射器携带载荷舱处于自由落体运动时，则控制器将第二运行速度与预设的第二速度阈值进行比较，并当第二运行速度等于第二速度阈值时，则对电磁发射器产生制动力，以控制电磁发射器进入电磁制动降速模式；

[0112] 其中，第一速度阈值大于第二速度阈值。

[0113] 如：当电磁发射器携带载荷舱自由下落至速度为150m/s时，则对电磁发射器产生制动力，进行电磁制动，使电磁发射器的速度降至0。

[0114] 在实验结束后，回收载荷舱，并对电源进行更换或充电。其中，电源是指为电磁发射器供电的电源，为大功率脉冲电源。

[0115] 在一种可能实现的技术方案中，当电磁上抛微重力装置包括：导轨，电磁发射器包括：动子和定子时，则该方法还包括：

[0116] 导轨对定子进行固定，使得定子固定安装在导轨上；

[0117] 速度传感器对电磁发射器的速度进行监测具体为：速度传感器对动子的速度进行监测；

[0118] 控制器控制电磁发射器携带载荷舱发射具体为：控制器控制动子携带载荷舱发射；

[0119] 控制器控制电磁发射器进入电磁制动降速模式具体为：控制器控制动子进入电磁制动降速模式；

[0120] 其中，定子与动子连接，动子安装在载荷舱两侧。

[0121] 在一种可能实现的技术方案中，当电磁上抛微重力装置包括：位置传感器、切换开关时，则该方法还包括：

[0122] 位置传感器对动子的位置进行监测，并将监测到的位置信息发送至控制器；

[0123] 当所述动子处于第一段导轨，且控制器根据位置信息确定动子与第二段导轨的距离小于或等于预设的距离阈值时，则控制器开启切换开关，以便通过切换开关为电磁发射器供电；

[0124] 其中，第一段导轨和第二段导轨为：导轨中动子依次经过的两段，且第二段导轨与切换开关相对应。

[0125] 在一种可能实现的技术方案中，当电磁上抛微重力装置还包括：应急制动器，且运行速度还包括第三运行速度时，其中，

[0126] 控制器还用于：当电磁发射器处于电磁制动降速模式时，将第三运行速度与预设的当前速度阈值进行比较，并当第三运行速度大于当前速度阈值时，则控制应急制动器停止电磁发射器的运行；

[0127] 其中，当前速度阈值小于第二速度阈值。

[0128] 本发明采取弹射先上抛后下落的方式的有益效果，在于其颠覆了传统微重力落塔/落井的自上而下自由落体的方式。在竖直方向内完成一次折返运动，相比于传统自由落体的方式，能够将自由落体运动的路程加倍，相当于在同样的竖直距离内完成了相对于传统方式4倍的微重力时间。

[0129] 此外，本发明采取的直线电机控制电磁发射方式，能够有效地实现全程控制，不仅可以模拟微重力环境，还可以实现变重力，如模拟月球、火星的重力。此外，直线电机全程可控的特点还可以用于精确地控制过载和回收，而目前微重力落塔/落井主要采用机械回收的方式，采用直线电机的回收方式可控性更好、安全性更高。

[0130] 读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0131] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0132] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

[0133] 作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

[0134] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

[0135] 集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0136] 还应理解，在本发明各实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

[0137] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。