[发明专利]一种动量轮自动化测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动量轮测试装置及测试方法，尤其适用于动量轮的极性测试以及在卫星控制分系统的闭路测试。

背景技术

动量轮是航天器上最常用的执行机构之一，是实现航天器姿态闭环控制的重要环节。在航天器控制系统的地面电气测试中，动量轮需要长时间接入系统进行开路和闭路测试。动量轮的开路测试主要是极性测试，闭路测试则是接入闭环系统连续工作。

在以往的控制系统地面测试中，动量轮的极性测试和闭路测试需利用不同的试验装置分别实现。闭路测试时，动量轮安装在专门设计的安装支架(地面工装)上，确保动量轮的转轴方向与水平面平行，将动量轮壳体直接固定在支架上，动量轮壳体不能旋转。极性测试时，则是将动量轮垂直安装在专门设计的试验台上，如图1所示。极性测试时，需多人配合，一人从上位机发加减速指令，另一人近距离观察动量轮外壳的转动方向。上述传统测试方法和装置存在4个方面的不足：1)闭路测试和极性测试需要用不同的装置分别实现，在系统测试时需多次拆装；2)极性测试过程繁琐，需多人配合；且由于电缆的限制，加减速过程必须很短，确保转角很小，由此导致很难观察壳体的转动方向，容易误判；3)极性测试时，由于壳体带着电缆转动，必须严格限定转角范围，存在很大的安全隐患；4)闭路测试用的安装支架只起地面工装的作用，不能提供动量轮转动状态等辅助信息。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动量轮自动化测试装置。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

一种动量轮自动化测试装置，包括支架、轴承、旋转平台、预紧限位装置、安装转接板、加速度计、处理线路；

支架，具有水平部和竖直部，所述水平部用于平稳支撑测试装置；

旋转平台，通过轴承连接到支架的竖直部，随轴承在限位角度范围内旋转，旋转平台上端开有矩形槽；

预紧限位装置：固定于支架的竖直部，具有两个凸出的矩形齿，两个凸出的矩形齿设置在矩形槽内限制旋转平台的旋转范围；

安装转接板，将被测动量轮的壳体固定在旋转平台上；

压电加速度计：安装于旋转平台矩形槽内左右边缘，采集预紧限位装置矩形齿和旋转平台矩形槽边缘之间的压力，将压力转化为电压信号输出给处理线路；

处理线路，接收加速度计输出的电压信号，并通过以太网通信电路发送给上位机。

所述轴承的内圈固连于支架上，外圈固连于旋转平台。

两个凸出的矩形齿之间的距离通过第一电机调节，两个凸出的矩形齿上下移动的距离通过第二电机控制；处理线路根据上位机发送的控制指令控制第一电机及第二电机。

所述处理线路包括采集电路、电机控制电路、处理器及以太网通信电路；

其中采集电路负责采集加速度计的电压信号，并送给处理器处理；

电机控制电路控制并驱动第一和第二电机；

处理器将采集电路采集的电压信号通过以太网通信电路发送给上位机，并将上位机通过以太网发来的电机控制指令发送给电机控制电路。

上位机根据压力信号绘制压力曲线，与动量轮轮体的驱动曲线进行对比，判断动量轮轮体的转动是否正确。

同时提供一种基于所述动量轮自动化测试装置的测试的方法，包括如下步骤：

(1)将被测动量轮的壳体安装在安装转接板上；

(2)上位机发送控制指令控制第一电机，调节两个凸出的矩形齿间距离L1，使该距离L1为3cm；控制第二电机，调节矩形齿底部距离凹槽底部的距离L2，使该距离L2为1cm；

(3)进行动量轮极性测试，向动量轮轮体施加力矩；观测动量轮轮体旋转的旋转方向，判断动量轮轮体的转动方向是否与施加力矩匹配，判断动量轮轮体的转动是否正确；

(4)上位机发送控制指令控制第一电机及第二电机，使得L1变大，L2变小，距离L1为4.4cm；距离L2为0.4cm；矩形齿与槽基本处于贴合状态，有小量的活动间隙；

(5)进行动量轮闭路测试，通过上位机采集的动量轮状态曲线判断动量轮的状态变换，与动量轮轮体自身转速测量系统输出的状态曲线对比，判断动量轮轮体自身转速测量系统测量测量的状态是否正确

步骤(5)中所述的动量轮轮体的状态包括：启动状态、滑行状态、停止状态、正向加速、正向减速、反向加速、反向减速。

其中动量轮轮体旋转时，由于反作用力矩，动量轮壳体与动量轮轮体相反的方向旋转。

本发明与现有技术相比具有如下优点：