[發明專利]動靜隔離主從協同控制的雙超衛星平臺

在審

• 申請號: 201410610456.X
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104477410A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 張偉;廖鶴;袁金如;趙洪波;許域菲;趙艷彬;裘俊;鄧成晨
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及衛星，具體地，涉及一種動靜隔離主從協同控制的雙超衛星平臺。

背景技術

星上活動部件和撓性部件引發的平臺干擾是制約衛星平臺“超精超穩”的主要因素。活動部件如飛輪、制冷機、推力器等工作時產生的各頻段隨機擾動和振動，極大的影響了衛星平臺指向精度和姿態穩定度，是引起載荷振動的主要原因。太陽帆板、大型展開天線等撓性部件不僅引發衛星平臺的干擾，其低頻模態也極大的限制了衛星控制系統帶寬，導致控制系統性能得不到充分發揮。

目前，抑制衛星撓性附件抖動和活動部件振動的主要手段有被動隔振和主動隔振兩種方法。被動隔振裝置是一個緊湊的連接器，其結構簡單，可靠性高，且不需要外部能量和信息，但被動隔振對低頻振動沒有抑制能力，具有參數變化時，隔振性能衰退；隔振頻率越低，需要變形越大等缺點。主動隔振是利用智能作動器進行隔振，能夠克服被動隔振時低頻放大與高頻抑制的矛盾，并能根據環境變化可以隨時改變控制算法，但主動隔振需要額外提供能源及測量信息，隔振系統可能產生不穩定性，并具有反饋控制的“水床效應”等缺陷。因此采用基于隔振器的平臺干擾抑制方法時，干擾源與衛星平臺之間通過隔振器的接觸式安裝會導致振動隔而不絕的問題，導致衛星平臺姿態精度很難進一步提高。而常規衛星設計中載荷艙的姿態跟隨衛星平臺進行控制，載荷艙的姿態精度主要取決于衛星平臺的姿態控制精度。因此采用基于隔振器的平臺干擾抑制方法無法使載荷姿態精度達到雙超性能。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種動靜隔離主從協同控制的雙超衛星平臺。本發明采用了振源與載荷“動靜空間隔離、控制主從協同”的衛星平臺設計新方法。即采用非接觸磁浮機構實現振源與載荷的動靜空間隔離，消除平臺微振動對載荷的干擾；采用載荷為主、平臺為輔的主從協同控制策略，合理巧妙地利用“死區”間隙非線性，化害為利，實現了衛星的“超精超穩”控制，解決了傳統設計中平臺微振動導致載荷指向精度和穩定度難以提升的瓶頸問題。可以應用于高分辨率對地觀測、大比例尺立體測繪、激光通信、深空觀測等未來先進航天器。

根據本發明提供的動靜隔離主從協同控制的雙超衛星平臺，包括磁浮機構、載荷艙和服務艙；

其中，所述載荷艙通過所述磁浮機構連接所述服務艙。

優選地，所述磁浮機構的數量為多個，多個磁浮機構相對于載荷艙和服務艙的對接面平行或垂直依次間隔對稱布置；

對稱布置的磁浮機構的連線中點垂直通過載荷艙和服務艙的質心連線。

優選地，所述磁浮機構包括線圈、磁鋼、磁軛、支架和相對位置傳感器；

其中，所述線圈、所述磁鋼以及所述相對位置傳感器均設置在所述磁軛內側；

所述支架連接所述線圈，所述磁鋼與所述線圈相對設置；所述相對位置傳感器包括兩個相對設置的第一位置傳感器和第二位置傳感器；所述第一位置傳感器連接所述線圈；所述第二位置傳感器連接所述磁軛，所述位置傳感器用于測量線圈相對于磁鋼在軸向上的運動距離；

所述支架連接所述服務艙，所述磁鋼連接所述載荷艙。

優選地，所述服務艙包括服務艙本體、帆板驅動機構、貯箱、推力器、動量輪、太陽電池陣、姿態控制單元和可展開式熱輻射器；

所述帆板驅動機構、可展開式熱輻射器、姿態控制單元設置在所述服務艙本體內側；

所述帆板驅動機構連接所述太陽電池陣，用于驅動所述太陽電池陣；

所述推力器和所述動量輪用于抵抗環境干擾并隨動跟蹤載荷艙，使載荷艙和服務艙達到設定的相對位姿；

所述姿態控制單元用于根據設定的姿態信息產生動作指令以驅動磁浮機構產生控制力。

優選地，所述載荷艙包括載荷艙本體、有效載荷、星敏感器以及光纖陀螺；所述有效載荷、星敏感器設置在所述載荷艙本體內側；所述光纖陀螺連接所述載荷艙本體；

所述星敏感器和所述光纖陀螺用于確定有效載荷的指向。

優選地，所述載荷艙和服務艙之間的能量和信息傳輸通過但不限于電磁互感或光電轉換實現。

優選地，還包括爆炸螺栓和多組鎖緊機構；所述多組鎖緊機構通過所述爆炸螺栓連接線圈和磁鋼；當衛星在軌，鎖緊機構通過爆炸螺栓解鎖。

優選地，還包括指令發生器、載荷艙姿態控制器以及載荷姿態傳感器；其中，所述指令發生器連接所述載荷艙姿態控制器，所述載荷艙姿態控制器的輸出端通過磁浮機構、載荷艙以及載荷姿態傳感器連接所述載荷艙姿態控制器的輸入端。