[發(fā)明專利]模擬火箭發(fā)射和在軌運行的磁懸浮控制力矩陀螺監(jiān)控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610051041.2
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN106997183B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 徐向波;張亞楠;陳劭;張俊梅
• 申請（專利權）人: 北京林業(yè)大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京康思博達知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;路永斌

本發(fā)明公開了一種模擬火箭發(fā)射和在軌運行的磁懸浮控制力矩陀螺監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)包括計算機模擬設置與監(jiān)控界面1、CAN?USB轉接卡2、監(jiān)控與通訊電路3和磁懸浮控制力矩陀螺裝置4，其中，所述監(jiān)控與通訊電路3包括通訊電路301、DSP+FPGA數(shù)控單元302、驅(qū)動電路和檢測電路；DSP+FPGA數(shù)控單元302與驅(qū)動電路和監(jiān)測電路組成閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)對磁懸浮控制力矩陀螺裝置4的控制與檢測。該監(jiān)控系統(tǒng)可以模擬磁懸浮控制力矩陀螺裝置4在火箭發(fā)射和在軌運行兩個階段的工作情況，同時可以通過CAN?USB轉接卡，使計算機模擬設置與監(jiān)控界面1同監(jiān)控與通訊電路3通訊，對磁懸浮控制力矩陀螺裝置4進行集成化監(jiān)測、分析和控制。

技術領域

本發(fā)明涉及一種磁懸浮控制力矩陀螺監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種模擬火箭發(fā)射和在軌運行的磁懸浮控制力矩陀螺監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術

磁懸浮控制力矩陀螺采用磁懸浮的軸承支承方式，相對于機械滾珠軸承支承的機械控制力矩陀螺避免了機械軸承本身由于摩擦帶來的磨損，因此具有長壽命、低振動、高轉速等優(yōu)點，是大型航天器和空間站上重要的姿態(tài)控制執(zhí)行機構，具有廣闊的應用前景。

磁懸浮控制力矩陀螺在地面的研發(fā)測試階段，需要對其在火箭發(fā)射和在軌運行兩種狀態(tài)下各種指標進行測試，以評估磁懸浮控制力矩陀螺的性能，現(xiàn)有的磁懸浮控制力矩陀螺采用分散控制，磁軸承裝置、高速電機裝置、框架伺服裝置和鎖緊解鎖裝置各有獨立的控制與通訊系統(tǒng)，通過電腦來單獨控制和檢測各個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，無法對磁懸浮控制力矩陀螺整體性能進行檢測、控制和評估，磁懸浮控制力矩陀螺在真實使用時也是作為一個整體與星載計算機進行通訊，因此現(xiàn)有的這種分散通訊和控制的方式無法模擬磁懸浮控制力矩陀螺的真實工況。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，設計出一種模擬火箭發(fā)射和在軌運行的磁懸浮控制力矩陀螺監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)可以模擬磁懸浮控制力矩陀螺在火箭發(fā)射階段和在軌運行階段的工作狀態(tài)，并對磁懸浮控制力矩陀螺裝置進行集成化監(jiān)測、分析和控制。

具體來說，本發(fā)明的目的在于提供以下方面：

(1)一種模擬火箭發(fā)射和在軌運行的磁懸浮控制力矩陀螺監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該監(jiān)控系統(tǒng)包括計算機模擬設置與監(jiān)控界面1、CAN-USB轉接卡2、監(jiān)控與通訊電路3和磁懸浮控制力矩陀螺裝置4，其中，

計算機模擬設置與監(jiān)控界面1具有顯示和信息交換作用，通過CAN-USB轉接卡2同監(jiān)控與通訊電路3進行通訊，CAN-USB轉接卡2通過CAN總線與監(jiān)控與通訊電路3連接，

計算機模擬設置與監(jiān)控界面1還用于發(fā)出指令，從而設置磁懸浮控制力矩陀螺裝置4處于火箭發(fā)射狀態(tài)或在軌運行狀態(tài)；

(2)根據(jù)上述(1)所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，

所述計算機模擬設置與監(jiān)控界面1包括磁軸承設置與監(jiān)控界面11、高速電機設置與監(jiān)控界面12、框架伺服設置與監(jiān)控界面13、鎖緊解鎖設置與監(jiān)控界面14、工作環(huán)境監(jiān)測界面15和主界面16，

所述監(jiān)控與通訊電路3包括通訊電路301、DSP+FPGA數(shù)控單元302、磁 軸承驅(qū)動電路303、磁軸承監(jiān)測電路304、高速電機驅(qū)動電路305、高速電機監(jiān)測電路306、框架伺服驅(qū)動電路307、框架伺服監(jiān)測電路308、鎖緊解鎖驅(qū)動電路309、鎖緊解鎖監(jiān)測電路310、工作環(huán)境監(jiān)測電路311，

所述磁懸浮控制力矩陀螺裝置4包括磁軸承裝置41、高速電機裝置42、框架伺服裝置43和鎖緊解鎖裝置44；

(3)根據(jù)上述(2)所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP+FPGA數(shù)控單元302主要由磁軸承位置環(huán)控制器、磁軸承電流環(huán)控制器、高速電機速率環(huán)控制器、高速電機電流環(huán)控制器、框架角位置環(huán)控制器、框架角速度環(huán)控制器、框架電流環(huán)控制器、鎖緊解鎖控制器組成；

(4)根據(jù)上述(2)所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，