[發(fā)明專利]非接觸雙超衛(wèi)星平臺及其相對位置避碰控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710876468.0
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107804483A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許域菲;謝進進;鄧逸凡;張凱華;張偉;鄧成晨;裘俊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星平臺及其相對位置避碰控制方法，具體地，涉及一種非接觸雙超衛(wèi)星平臺及其相對位置避碰控制方法。

背景技術(shù)

針對基于傳統(tǒng)隔振器的衛(wèi)星平臺無法完全隔離振動、難以實現(xiàn)載荷超高指向精度和超高穩(wěn)定度的瓶頸問題，本發(fā)明提出了一種振源與載荷動靜隔離的新型非接觸雙超衛(wèi)星平臺，采用磁浮機構(gòu)連接載荷艙和服務(wù)艙，基于電磁作用的磁浮機構(gòu)為非接觸形式，從而徹底隔離了載荷艙和振動源。同時，針對非接觸雙超衛(wèi)星平臺兩艙非接觸的結(jié)構(gòu)構(gòu)型帶來的碰撞問題，本發(fā)明在設(shè)計預(yù)判點和允許域的基礎(chǔ)上，設(shè)計相對位置避碰控制方法，避免兩艙發(fā)生碰撞，保障非接觸雙超衛(wèi)星平臺的安全運行。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決非接觸雙超衛(wèi)星平臺兩艙結(jié)構(gòu)非接觸帶來的相對位置碰振問題，本發(fā)明提供了一種非接觸雙超衛(wèi)星平臺及其相對位置避碰控制方法，利用本發(fā)明，可以避免雙超平臺的兩個艙段發(fā)生碰撞。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種非接觸雙超衛(wèi)星平臺，其特征在于，包括：

所述載荷艙，專注超精超穩(wěn)任務(wù)，安裝有效載荷、星敏感器、光纖陀螺和有效載荷控制單元；

所述服務(wù)艙，提供基礎(chǔ)服務(wù)，安裝有驅(qū)動機構(gòu)、推力器、動量輪，太陽電池陣和控制單元；

所述磁浮機構(gòu)，以非接觸形式連接載荷艙和服務(wù)艙，這種連接形式保證了服務(wù)艙振動干擾不會傳輸至載荷艙，實現(xiàn)超精超穩(wěn)精控。

優(yōu)選地，所述磁浮機構(gòu)上設(shè)有相對位置測量裝置和解耦控制單元，相對位置測量裝置用于檢測載荷艙和服務(wù)艙的相對位置信息并反饋給解耦控制單元，解耦控制單元解算出控制指令并驅(qū)動磁浮機構(gòu)使其產(chǎn)生控制力，使載荷艙和服務(wù)艙的相對位置保持在期望的閾值內(nèi)，實現(xiàn)兩艙相對位置的避碰控制。

優(yōu)選地，所述磁浮機構(gòu)由永久磁鐵端和線圈端組成，線圈端固連于服務(wù)艙，永久磁鐵端固連于載荷艙，兩者采用但不限于采用電磁力或靜電力方式產(chǎn)生控制力，通過控制線圈中的電流變化來調(diào)節(jié)控制力，進而調(diào)節(jié)載荷艙和服務(wù)艙之間的相對位置，防止兩艙發(fā)生碰撞。

優(yōu)選地，所述非接觸雙超衛(wèi)星平臺采用四對八個非接觸磁浮機構(gòu)，以正交或平行的方式安裝于載荷艙和服務(wù)艙之間。

本發(fā)明還提供一種非接觸雙超衛(wèi)星平臺的相對位置避碰控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、設(shè)計非接觸雙超衛(wèi)星平臺：將衛(wèi)星分為載荷艙和服務(wù)艙兩部分，采用非接觸磁浮機構(gòu)連接載荷艙和服務(wù)艙，實現(xiàn)動靜隔離；

步驟二、設(shè)計預(yù)判點，將兩艙對接面上最易發(fā)生碰撞的危險點定義為預(yù)判點，將磁浮機構(gòu)的線圈端看做一條直線，則線圈伸入磁鐵時，線圈的頂點與磁鐵內(nèi)壁的距離是最小的，是最易發(fā)生碰撞的危險點；

步驟三、設(shè)計允許域，對磁鐵定義一個線圈允許運動的范圍，在此范圍內(nèi)線圈與磁鋼不會發(fā)生碰撞，將其定義為允許域；

步驟四、設(shè)計避碰邏輯，結(jié)合所設(shè)計的允許域，給出預(yù)判點與磁鐵之間的避碰邏輯，以便確定是否進行兩艙相對位置控制。

優(yōu)選地，所述步驟二包括以下步驟：

步驟二十一、步驟二采用第一磁浮機構(gòu)到第八磁浮機構(gòu)；第一磁浮機構(gòu)和第四磁浮機構(gòu)沿著軸向的運動，與第五磁浮機構(gòu)沿著徑向的運動情況一致；第五磁浮機構(gòu)沿著軸向的運動，與第六磁浮機構(gòu)和第八磁浮機構(gòu)B4沿著徑向的運動情況一致；

步驟二十二、第一磁浮機構(gòu)和第二磁浮機構(gòu)沿著軸向的運動，與第六磁浮機構(gòu)沿著徑向的運動情況一致；第六磁浮機構(gòu)沿著軸向的運動，與第五磁浮機構(gòu)和第七磁浮機構(gòu)沿著徑向運動情況一致；

步驟二十三、第六磁浮機構(gòu)和第八磁浮機構(gòu)沿著徑向的運動，與第五磁浮機構(gòu)沿著徑向的運動情況一致；第五磁浮機構(gòu)沿著軸向的運動，與第一磁浮機構(gòu)和第三磁浮機構(gòu)沿著徑向的運動情況一致；

步驟二十四、由于磁浮機構(gòu)正交或平行安裝的結(jié)構(gòu)特點，使得各磁浮機構(gòu)的線圈軸向與徑向方向的運動存在著相互約束，因此根據(jù)這一約束關(guān)系，將預(yù)判點軸向方向的運動作為邏輯判斷的基準；根據(jù)磁浮機構(gòu)線圈軸向運動的情況，將磁浮機構(gòu)分成如下三組：

x軸方向：第六磁浮機構(gòu)、第八磁浮機構(gòu)；

y軸方向：第五磁浮機構(gòu)、第七磁浮機構(gòu)；

z軸方向：第一磁浮機構(gòu)、第二磁浮機構(gòu)、第三磁浮機構(gòu)、第四磁浮機構(gòu)；

步驟二十五、根據(jù)上述分組，每個方向僅需選取一個磁浮機構(gòu)來代表該方向沿著軸向運動，因此最終可將預(yù)判點的簡化為三個，本發(fā)明中選取的預(yù)判點如下：

x軸方向：第六磁浮機構(gòu)的線圈；

y軸方向：第五磁浮機構(gòu)的線圈；

z軸方向：第一磁浮機構(gòu)的線圈。