[發明專利]一種衛星姿控反作用飛輪霍爾測速在軌標定方法

有效

• 申請號: 202110205270.6
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113238078B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 孔令波;陳茂勝;胡冰;梁脊
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術股份有限公司
• 主分類號: G01P21/02
• 分類號: G01P21/02;H02K11/215
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明公開了一種衛星姿控反作用飛輪霍爾測速在軌標定方法步驟1：衛星發射前獲取飛輪電機各個霍爾狀態對應的實際角度值，計算出每個霍爾狀態對應的角度序列θ_ij；步驟2：將步驟1得到的角度序列θ_ij存入到飛輪控制軟件中；步驟3：衛星發射入軌后，搜索飛輪控制軟件中的角度序列θ_ij與霍爾狀態時間序列的匹配關系；步驟4：根據步驟3的匹配關系計算電機轉速；步驟5：根據步驟4的電機轉速實現飛輪轉速閉環控制，跟蹤姿控計算機轉速指令。本發明解決了現有霍爾測速方法測速精度和速度反饋延遲相互制約的問題。

技術領域

本發明屬于衛星姿控反作用飛輪控制領域，具體涉及一種衛星姿控反作用飛輪霍爾測速在軌標定方法。

背景技術

國內外飛輪多采用永磁無刷直流電機作為出力元件，電機的速度測量通常采用編碼器或霍爾傳感器。編碼器成本高、體積大，且對使用環境要求苛刻、裝調困難?；魻杺鞲衅靼惭b和使用方便且成本低，因此在百公斤級及以下的微小衛星上得到廣泛使用?；魻杺鞲衅饔址譃榫€性霍爾傳感器和開關霍爾傳感器，線性霍爾的選型及安裝需與電機設計同步開展，彼此間耦合度大，實際應用非常困難。相較而言，開關霍爾更加簡單實用，本發明所述霍爾傳感器即指的是開關式霍爾傳感器。

開關式霍爾傳感器被廣泛應用于衛星姿控反作用飛輪的速度測量和換相控制，其具有可靠性高、體積小、成本低、安裝和使用簡單的特點。使用時，霍爾元件成120°電角度對稱安裝在電機定子上，電機旋轉時，轉子磁極經過霍爾元件引起霍爾狀態周期性變化，通過測量每個霍爾狀態持續時間便可以實現轉速的測量。然而由于霍爾元件的安裝、定子線圈和轉子磁極的加工不可避免的存在誤差，因此使用霍爾元件實際能夠實現的測速精度較低。提高霍爾測速精度成為了實際應用中需要解決的關鍵問題。

發明內容

本發明提供一種衛星姿控反作用飛輪霍爾測速在軌標定方法，解決了現有測速方法測速精度和速度反饋延遲相互制約的問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種衛星姿控反作用飛輪霍爾測速在軌標定方法，所述在軌標定方法今天包括以下步驟：

步驟1：衛星發射前獲取飛輪電機各個霍爾狀態對應的實際角度值，計算出每個霍爾狀態對應的角度序列θ_ij；

步驟2：將步驟1得到的角度序列θ_ij存入飛輪控制軟件中；

步驟3：衛星發射入軌后，搜索飛輪控制軟件中的角度序列θ_ij與霍爾狀態時間序列的匹配關系；

步驟4：根據步驟3的匹配關系計算電機轉速；

步驟5：根據步驟4的電機轉速實現飛輪轉速閉環控制，跟蹤姿控計算機轉速指令。

進一步的，所述步驟1具體為，采用機械周期測速法控制飛輪電機在轉速下穩速旋轉，從約定的霍爾狀態開始，記錄飛輪旋轉一個機械周產生的2qp個霍爾狀態的時間序列t_ij，i＝1,2,…,p；j＝1,2,…,2q，其中q為霍爾元件個數，p為電機極對數；

當飛輪穩速旋轉時，各個霍爾狀態的持續時間與其對應的實際角度成正比，據此計算出每個霍爾狀態對應的角度序列θ_ij，其中i表示電機轉子的第i對極，i＝1,2,…,p；；j表示第i對極內的第j個霍爾狀態，j＝1,2,…,2q。

進一步的，所述步驟3具體為，衛星發射入軌后，飛輪收到姿控計算機發送的標定指令后保持當前轉速穩速運行，從步驟1相同的霍爾狀態開始記錄電機運行一個機械周各個霍爾狀態持續的時間序列T_ij；對于p對極的電機，求得p個飛輪速度序列n_ij，