[發(fā)明專利]一種微小微星磁力矩器多目標設計方法

有效

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• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111460634B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉劍;陳茂勝;孔令波;趙一航;任昶
• 申請（專利權）人: 長光衛(wèi)星技術股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;B64G1/24;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發(fā)明是一種微小微星磁力矩器多目標設計方法。所述方法基于一種微小微星磁力矩器多目標設計系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：參數(shù)輸入單元(11)、磁芯和繞線數(shù)據(jù)庫(12)、設計單元(13)、篩選單元(14)和文件輸出單元(15)；所述設計單元(13)根據(jù)參數(shù)輸入單元(11)、磁芯和繞線數(shù)據(jù)庫(12)的磁力矩器相關設計信息進行分析計算，計算得出全部可行的設計方案，篩選單元(14)根據(jù)給定的篩選條件，從全部可行的設計方案中篩選出較為優(yōu)化的設計方案，同時在篩選的條件范圍內(nèi)提取出最優(yōu)的設計方案。所得結果通過文件輸出單元(15)輸出顯示。

技術領域

本發(fā)明涉及磁力矩器的參數(shù)設計技術領域，是一種微小微星磁力矩器多目標設計方法。

背景技術

磁力矩器是近地小衛(wèi)星姿態(tài)控制的主要執(zhí)行部件之一，它由一個纏繞著線圈的軟磁性材料磁芯構成。在磁力矩器的設計中要確定合理的磁芯和繞線參數(shù)，傳統(tǒng)的方法根據(jù)給定的設計要求，首先大致選取磁芯，根據(jù)選取的磁芯參數(shù)計算推導出繞線的一些約束條件，再根據(jù)繞線的約束條件選取適當?shù)睦@線。這種磁芯和繞線的選取方式有一定的盲目性和經(jīng)驗性，由于磁芯和繞線規(guī)格的多樣性，使得磁芯和繞線的選取也存在多樣性，這種多樣性一方面導致磁力矩器設計參數(shù)較難軟件工程化，通常為人工逐步計算解析，較為煩瑣；另一方面導致設計出的磁力矩器不是最優(yōu)方案，在給定的設計條件下，可行的設計方案可能有幾十萬種，傳統(tǒng)方法只確定了其中的一種或幾種，在體積、質(zhì)量、功耗等方面都有較大的改進空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有人工逐步計算解析，較為煩瑣的問題，本發(fā)明提供了一種微小微星磁力矩器多目標設計方法，本發(fā)明提供了以下技術方案：

一種微小微星磁力矩器多目標設計方法，包括以下步驟：

步驟1：參數(shù)輸入單元11將額定輸出磁矩、磁芯種類選擇、磁芯直徑范圍、磁芯直徑變化步長、長徑比變化范圍、長徑比變化步長、繞線直徑選擇、工作電壓、衰減因子、繞線結構的設計參數(shù)，輸入至設計單元13；

步驟2：所述設計單元13調(diào)取磁芯和繞線數(shù)據(jù)庫12中的磁芯和繞線數(shù)據(jù)，進行微小微星磁力矩器多目標設計；

步驟3：所述篩選單元14對微小微星磁力矩器多目標設計結果進行篩選，所述結果包括磁芯和繞線的總質(zhì)量、時間常數(shù)、繞線電感、功耗、繞線電流、繞線層數(shù)和磁芯長徑比；

步驟4：所述文件輸出單元15顯示額定輸出磁矩、磁芯種類選擇、繞線直徑、工作電壓、衰減因子和繞線的設計參數(shù)，磁芯最小體積、實際磁芯體積、磁芯直徑、磁芯長度、磁芯長徑比、退磁因子、每層匝數(shù)、繞線層數(shù)、繞線長度、繞線電阻、繞線電流、平均電壓、總功耗、繞線電感、時間常數(shù)和磁力矩器的總質(zhì)量，并給定目標函數(shù)獲得最優(yōu)設計方案。

優(yōu)選地，磁芯和繞線數(shù)據(jù)庫12中的磁芯和繞線數(shù)據(jù)包括磁芯飽和磁感應強度、相對磁導率、矯頑力和密度，磁芯和繞線數(shù)據(jù)庫12中的磁芯和繞線數(shù)據(jù)還包括繞線直徑、最大外徑、擊穿電壓、導體電阻、最小伸長率和密度。

優(yōu)選地，所述篩選單元14對微小微星磁力矩器多目標設計結果進行篩選具體為：篩選功耗最小的設計結果、質(zhì)量最小的設計結果或者功耗質(zhì)量乘積最小的設計結果。

優(yōu)選地，所述設計單元13調(diào)取磁芯和繞線數(shù)據(jù)庫12中的磁芯和繞線數(shù)據(jù)，進行微小微星磁力矩器多目標設計具體為：

所述設計單元13計算通過繞線的平均電流I,通過下式表示平均電流I：

其中，L_c為磁芯長度，N為磁力矩器繞線匝數(shù)，M為磁矩，η_a為衰減因子，V₀為磁芯體積；

通過設計單元13計算磁力矩器最大功耗P，通過下式確定磁力矩器最大功耗P：

P＝I²L_wR₀