[发明专利]动静隔离主从协同控制的双超卫星平台

说明书

技术领域

本发明涉及卫星，具体地，涉及一种动静隔离主从协同控制的双超卫星平台。

背景技术

星上活动部件和挠性部件引发的平台干扰是制约卫星平台“超精超稳”的主要因素。活动部件如飞轮、制冷机、推力器等工作时产生的各频段随机扰动和振动，极大的影响了卫星平台指向精度和姿态稳定度，是引起载荷振动的主要原因。太阳帆板、大型展开天线等挠性部件不仅引发卫星平台的干扰，其低频模态也极大的限制了卫星控制系统带宽，导致控制系统性能得不到充分发挥。

目前，抑制卫星挠性附件抖动和活动部件振动的主要手段有被动隔振和主动隔振两种方法。被动隔振装置是一个紧凑的连接器，其结构简单，可靠性高，且不需要外部能量和信息，但被动隔振对低频振动没有抑制能力，具有参数变化时，隔振性能衰退；隔振频率越低，需要变形越大等缺点。主动隔振是利用智能作动器进行隔振，能够克服被动隔振时低频放大与高频抑制的矛盾，并能根据环境变化可以随时改变控制算法，但主动隔振需要额外提供能源及测量信息，隔振系统可能产生不稳定性，并具有反馈控制的“水床效应”等缺陷。因此采用基于隔振器的平台干扰抑制方法时，干扰源与卫星平台之间通过隔振器的接触式安装会导致振动隔而不绝的问题，导致卫星平台姿态精度很难进一步提高。而常规卫星设计中载荷舱的姿态跟随卫星平台进行控制，载荷舱的姿态精度主要取决于卫星平台的姿态控制精度。因此采用基于隔振器的平台干扰抑制方法无法使载荷姿态精度达到双超性能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种动静隔离主从协同控制的双超卫星平台。本发明采用了振源与载荷“动静空间隔离、控制主从协同”的卫星平台设计新方法。即采用非接触磁浮机构实现振源与载荷的动静空间隔离，消除平台微振动对载荷的干扰；采用载荷为主、平台为辅的主从协同控制策略，合理巧妙地利用“死区”间隙非线性，化害为利，实现了卫星的“超精超稳”控制，解决了传统设计中平台微振动导致载荷指向精度和稳定度难以提升的瓶颈问题。可以应用于高分辨率对地观测、大比例尺立体测绘、激光通信、深空观测等未来先进航天器。

根据本发明提供的动静隔离主从协同控制的双超卫星平台，包括磁浮机构、载荷舱和服务舱；

其中，所述载荷舱通过所述磁浮机构连接所述服务舱。

优选地，所述磁浮机构的数量为多个，多个磁浮机构相对于载荷舱和服务舱的对接面平行或垂直依次间隔对称布置；

对称布置的磁浮机构的连线中点垂直通过载荷舱和服务舱的质心连线。

优选地，所述磁浮机构包括线圈、磁钢、磁轭、支架和相对位置传感器；

其中，所述线圈、所述磁钢以及所述相对位置传感器均设置在所述磁轭内侧；

所述支架连接所述线圈，所述磁钢与所述线圈相对设置；所述相对位置传感器包括两个相对设置的第一位置传感器和第二位置传感器；所述第一位置传感器连接所述线圈；所述第二位置传感器连接所述磁轭，所述位置传感器用于测量线圈相对于磁钢在轴向上的运动距离；

所述支架连接所述服务舱，所述磁钢连接所述载荷舱。

优选地，所述服务舱包括服务舱本体、帆板驱动机构、贮箱、推力器、动量轮、太阳电池阵、姿态控制单元和可展开式热辐射器；

所述帆板驱动机构、可展开式热辐射器、姿态控制单元设置在所述服务舱本体内侧；

所述帆板驱动机构连接所述太阳电池阵，用于驱动所述太阳电池阵；

所述推力器和所述动量轮用于抵抗环境干扰并随动跟踪载荷舱，使载荷舱和服务舱达到设定的相对位姿；

所述姿态控制单元用于根据设定的姿态信息产生动作指令以驱动磁浮机构产生控制力。

优选地，所述载荷舱包括载荷舱本体、有效载荷、星敏感器以及光纤陀螺；所述有效载荷、星敏感器设置在所述载荷舱本体内侧；所述光纤陀螺连接所述载荷舱本体；

所述星敏感器和所述光纤陀螺用于确定有效载荷的指向。

优选地，所述载荷舱和服务舱之间的能量和信息传输通过但不限于电磁互感或光电转换实现。

优选地，还包括爆炸螺栓和多组锁紧机构；所述多组锁紧机构通过所述爆炸螺栓连接线圈和磁钢；当卫星在轨，锁紧机构通过爆炸螺栓解锁。

优选地，还包括指令发生器、载荷舱姿态控制器以及载荷姿态传感器；其中，所述指令发生器连接所述载荷舱姿态控制器，所述载荷舱姿态控制器的输出端通过磁浮机构、载荷舱以及载荷姿态传感器连接所述载荷舱姿态控制器的输入端。