[發(fā)明專利]衛(wèi)星姿軌控綜合測試設(shè)備的磁力矩器信號采集方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110522575.X
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113325707B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 栗雙嶺;魏春;孫英梅;陳陽;洪振強;劉培玲;王田野
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種衛(wèi)星姿軌控綜合測試設(shè)備的磁力矩器信號采集方法，其特征在于：包括姿軌控計算機、姿軌控線路盒、A/D采集板卡和零槽控制器，該方法包括如下步驟：

步驟1：姿軌控計算機生成磁力矩器控制信號；

步驟2：姿軌控線路盒根據(jù)磁力矩器控制信號生成和輸出磁力矩器驅(qū)動電流；

步驟3；A/D采集板卡采集輸出的磁力矩器驅(qū)動電流；

步驟4：A/D采集板卡將磁力矩器驅(qū)動電流傳輸?shù)搅悴劭刂破鳎?/p>

磁矩信號解算步驟：建立磁力矩器通用模型，即采集到的磁力矩器驅(qū)動電流和實時磁矩之間的轉(zhuǎn)換模型；

其中，M表示實時磁矩，V表示磁棒體積，l表示磁棒長度，μ_e表示磁棒有效磁導率，I表示磁力矩器驅(qū)動電流，k表示磁力矩器驅(qū)動電流比例系數(shù)，N表示衛(wèi)星配置磁力矩器個數(shù)；利用采集到的磁力矩器驅(qū)動電流，解算實時磁矩；

當?shù)氐卮艌龃_定步驟：存儲磁場模型，磁場模型確定當?shù)卮艌鰪姸扰c實時位置的函數(shù)關(guān)系；根據(jù)衛(wèi)星動力學實時位置確定當?shù)氐卮艌鰪姸龋ㄈ缦虏襟E：

步驟A：建立軌道動力學模型和軌道坐標系，根據(jù)軌道動力學模型計算得到當前星時地理經(jīng)度L、地理緯度δ'、軌道傾角i、緯度幅角u；

步驟B：建立地磁坐標系，根據(jù)確定的地理經(jīng)度L，地理緯度δ'，以及衛(wèi)星距地心的距離R，確定出地磁場強度在地磁坐標系的三個分量B_xc、B_yc、B_zc的計算；

步驟C：根據(jù)軌道傾角i、緯度幅角u計算確定地磁坐標系到軌道坐標系的轉(zhuǎn)換矩陣

其中σ為過程變量，cosσ和sinσ通過以下公式求得

步驟D：地磁場強度B在軌道坐標系中的分量B_xo、B_yo、B_zo，表示為

磁控力矩解算步驟：建立衛(wèi)星本體坐標系，在動力學計算機中存儲磁力矩器安裝矩陣，根據(jù)磁力矩器安裝矩陣將實時磁矩轉(zhuǎn)換至衛(wèi)星本體坐標系表示，根據(jù)當?shù)氐卮艌鰪姸群蛯崟r磁矩信息解算出磁控力矩；

衛(wèi)星磁力矩器安裝矩陣為其中A_ix、A_iy、A_iz分別為第i個磁力矩器產(chǎn)生的單位實時磁矩矢量在衛(wèi)星本體三軸方向的投影，N表示衛(wèi)星配置磁力矩器個數(shù)；總實時磁矩在衛(wèi)星本體坐標系M＝A^T·[M₁ M₂...M_N]^T，M_i表示第i根磁棒產(chǎn)生的實時磁矩，T表示向量或者矩陣的轉(zhuǎn)置；

用B表示地磁場強度在衛(wèi)星本體坐標系中的分量；

根據(jù)當?shù)氐卮艌鰪姸群蛯崟r磁矩，利用公式T＝M×B,解算磁控力矩T_c；

磁控力矩加入動力學模型步驟：建立姿態(tài)動力學模型，將磁控力矩疊加至姿態(tài)動力學模型：

式中，J衛(wèi)星轉(zhuǎn)動慣量矩陣，ω為衛(wèi)星角速度，為衛(wèi)星角加速度，h為動量交換裝置角動量，表示h的一階微分，T_c為磁控力矩，T_e為作用在衛(wèi)星上的磁控力矩之外的其他力矩，q_i為第i個撓性附件的模態(tài)坐標陣，和分別表示q_i的一階微分和二階微分；為N×N對角陣，ω_ij表示第i個撓性附件的第j階陣型頻率，N為振型的截斷數(shù)，數(shù)值由有限元模型提供；ξ_i為撓性附件的模態(tài)阻尼系數(shù)；B_roti表示撓性附件對衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動耦合系數(shù)矩陣，B_roti∈3×m；m為模態(tài)階數(shù)；

l_pi為第i個撓性附件相對于本體坐標系連接點矢量，T_FiB為撓性附件坐標系向本體坐標系的轉(zhuǎn)換矩陣；分別表示撓性附件在其坐標系中相對連接點的轉(zhuǎn)動耦合系數(shù)、平動耦合系數(shù)，由有限元分析結(jié)果得到。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星姿軌控綜合測試設(shè)備的磁力矩器信號采集方法，其特征在于，所述A/D采集板卡為多通道A/D采集板卡，所述A/D采集板卡采集路數(shù)不少于8路。