[發明專利]一種柔性航天器地面控制試驗平臺及試驗方法

無效

• 申請號: 201010180798.4
• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號: CN101847008A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 孔憲仁;楊正賢;張錦繡;董曉光;葉東;陳雪琴;廖俊;徐大富;許海玉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及航空航天領域，具體涉及一種柔性航天器地面控制試驗平臺及試驗方法。

背景技術

隨著航天技術的發展，現代航天器往往帶有太陽能帆板、天線等大型柔性附件。這類柔性航天器的中心剛體和柔性附件之間存在著強烈的剛柔耦合作用，很難從數學上進行精確的描述。對于這類復雜的帶柔性附件的航天器，由于其運行環境的特殊性、高風險、高成本以及控制系統的高精度、高復雜性等原因，控制系統方案僅僅經過數值仿真是不夠的,在上天之前都要做充分的衛星控制系統半物理仿真試驗，以驗證系統設計的穩定性、修改系統參數,確保控制方案的有效可行。而目前的柔性航天器地面控制試驗平臺無法有效復現柔性航天器的實際運動學和動力學特性，進而無法對控制系統進行逼真的仿真試驗。

發明內容

為了解決現有的柔性航天器地面控制試驗平臺難以對地面控制系統進行逼真的仿真試驗的問題，本發明提供了一種柔性航天器地面控制試驗平臺及試驗方法。

本發明的一種柔性航天器地面控制試驗平臺，它包括氣浮轉臺、剛性主體、柔性附件、臺上設備、臺下設備和一套無線通信裝置，所述臺下設備包括一個地面控制主機，一個地面數據庫和一個轉臺運動測量裝置，所述臺上設備包括敏感器、執行機構和一個xPC主控制器，

剛性主體安裝于氣浮轉臺的氣浮軸承上，柔性附件、敏感器、執行機構和xPC主控制器均固定于所述剛性主體上，所述xPC主控制器的第一通訊端通過CAN總線連接所述敏感器的通訊端和執行機構的通訊端；轉臺運動測量裝置的轉臺運動信號輸入端連接氣浮轉臺的轉臺運動信號輸出端，所述轉臺運動測量裝置的轉角信號輸出端通過無線通信裝置與xPC主控制器的第二通訊端相連，地面控制主機的通訊端通過無線通信裝置與xPC主控制器的第三通訊端相連，地面數據庫的信號輸入端通過無線通信裝置與xPC主控制器的信號輸出端相連，

所述地面控制主機，用于編譯仿真控制程序及上傳所述仿真控制程序給xPC主控制器，并通過命令行完成對所述xPC主控制器運行的控制、監測及在線調整仿真參數，

所述xPC主控制器，用于運行仿真控制程序，以發送控制指令給執行機構并實時采集實驗數據，并通過無線通信裝置將所述實驗數據發送至地面數據庫，同時所述xPC主控制器返回與來自地面控制主機的命令行相應的命令執行結果給地面控制主機，

所述地面數據庫，用于通過無線通信裝置接收實驗數據，并對所述實驗數據進行實時顯示、分析和存儲，

所述無線通信裝置，用于實現數據無線傳輸，

轉臺運動測量裝置，用于測量氣浮轉臺的轉角，并將所述轉角數據輸出給xPC主控制器。

本發明的一種柔性航天器地面控制試驗方法，它是基于上述試驗平臺

實現的，所述試驗方法的具體步驟包括：

步驟一：對氣浮轉臺供氣使所述氣浮轉臺浮起，實現剛性主體與地面隔離；

步驟二：地面控制主機編寫仿真控制程序，并通過無線通信裝置上傳所述仿真控制程序給xPC主控制器，并對所述xPC主控制器的運行狀態進行監測和控制；

步驟三：xPC主控制器運行仿真控制程序，發送控制指令給執行機構，實時采集實驗數據，然后將所述實驗數據通過無線通信裝置發送給地面數據庫；

步驟四：地面數據庫實時顯示、分析和存儲所述實驗數據。

本發明的有益效果：本發明提供了一種簡單且能夠有效復現柔性航天器地面控制的試驗平臺與方法，本發明采用實物敏感器能夠實現對地面控制系統進行逼真的仿真試驗；本發明的敏感器和執行機構中可以加載多種柔性器件，可擴充性好。

附圖說明

圖1是本發明的一種柔性航天器地面控制試驗平臺的工作原理示意圖，圖2是本發明的一種柔性航天器地面控制試驗平臺的結構示意圖，圖3是本發明的一種柔性航天器地面控制試驗方法的流程圖，圖4是本發明的一種柔性航天器地面控制試驗平臺的實物照片圖。

具體實施方式

具體實施方式一：根據說明書附圖1、2和圖4具體說明本實施方式，

本實施方式所述的一種柔性航天器地面控制試驗平臺，它包括氣浮轉臺1、剛性主體2、柔性附件3、臺上設備4、臺下設備5和一套無線通信裝置，所述臺下設備5包括一個地面控制主機5-1，一個地面數據庫5-2和一個轉臺運動測量裝置5-3，所述臺上設備4包括敏感器4-1、執行機構4-2和一個xPC主控制器4-3，