[發(fā)明專利]三軸衛(wèi)星模擬器的雙電機自動配平方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610131236.8
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105589468B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 華冰;陳林;吳云華;關欣
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

1.三軸衛(wèi)星模擬器的雙電機自動配平方法，其特征在于：在進行人工配平并噴氣控制姿態(tài)穩(wěn)定之后采用步進電機和超聲電機進行自動配平，自動配平具體包括如下步驟：

A、在三軸衛(wèi)星模擬器本體坐標系的三個相互垂直的方向上分別安裝三個步進電機和三個超聲電機；

B、測量氣浮臺角速度和角加速度，通過建立氣浮臺運動學模型估計干擾力矩；

C、配平氣浮臺動力學方程以確定執(zhí)行機構中質量塊需要移動的距離：

配平以步進電機為執(zhí)行機構時的氣浮臺動力學方程，計算包含步進電機質量塊的模擬器質心偏移量，由包含步進電機質量塊的模擬器質心偏移量確定步進電機質量塊需要移動的距離，

配平以超聲電機為執(zhí)行機構時的氣浮臺動力學方程，計算包含超聲電機質量塊的模擬器質心偏移量，由包含超聲電機質量塊的模擬器質心偏移量確定超聲電機質量塊需要移動的距離；

D、由包含步進電機質量塊的模擬器質心在氣浮臺臺面坐標系中的矢量計算氣浮臺的擺動周期；

E、由擺動周期估計干擾力矩并確定偏心距；

F、由偏心距精度與0.01mm的比較結果驅動步進電機或超聲電機：

在偏心距精度大于或者等于0.01mm時驅動步進電機進行粗配平，當粗配平后得到的偏心距精度仍不滿足配平精度要求時返回步驟D；

在偏心距精度小于0.01mm時驅動超聲電機進行精配平，當精配平后得到的偏心距精度仍不滿足配平精度要求時返回步驟D。

2.根據(jù)權利要求1所述三軸衛(wèi)星模擬器的雙電機自動配平方法，其特征在于，步驟B所建立的氣浮臺運動學模型為：

其中，Ι為轉動慣量，ω為氣浮臺臺面坐標系相對于地面慣性坐標系的角速度矢量，為氣浮臺臺面坐標系相對于地面慣性坐標系的角加速度矢量，ω_x、ω_y、ω_z為氣浮臺臺面坐標系相對于地面慣性坐標系的姿態(tài)角速度分量，M為干擾力矩。

3.根據(jù)權利要求2所述三軸衛(wèi)星模擬器的雙電機自動配平方法，其特征在于，步驟B中將帶入氣浮臺運動學模型以簡化運動學模型，θ、ψ為三軸衛(wèi)星模擬器本體坐標系到地面慣性坐標系的三個歐拉角。

4.根據(jù)權利要求2所述三軸衛(wèi)星模擬器的雙電機自動配平方法，其特征在于，步驟C中所述以步進電機為執(zhí)行機構時的氣浮臺動力學方程為：

其中，I_xx、I_yy、I_zz分別為轉動慣量在氣浮臺臺面坐標系中的分量，分別為氣浮臺臺面坐標系相對于地面慣性坐標系的角加速度分量，m為包含步進電機質量塊的模擬器質量，g為重力加速度，θ，ψ為三軸衛(wèi)星模擬器本體坐標系到地面慣性坐標系的三個歐拉角，r_x、r_y、r_z為包含步進電機質量塊的模擬器質心偏離氣浮臺臺面坐標系原點的距離在氣浮臺臺面坐標系各坐標軸上的分量。

5.根據(jù)權利要求4所述三軸衛(wèi)星模擬器的雙電機自動配平方法，其特征在于，步驟D計算氣浮臺擺動周期的表達式為：

其中，T為擺動周期，I為轉動慣量，R為模擬器質心距氣浮臺臺面坐標系原點的距離。