[发明专利]用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统和验证方法

说明书

本发明公开一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，该系统包含：模拟太阳能电池阵，其通过调节模拟太阳能电池阵与卫星中心体安装的不同角度，模拟太阳能电池阵的对卫星中心体的不同耦合干扰作用；挠性特性测量与辨识子系统，其电路连接模拟太阳能电池阵，测量模拟太阳能电池阵的挠性振动变形信息。本发明设计全新的挠性振动物理试验模型；在挠性振动物理仿真试验模型的基础上，加入高精度零重力模拟系统、位姿随动系统、干扰激励模拟子系统，确保与卫星的外太空工作环境相吻合；加入试验性能评估子系统和监控子系统，对于挠性振动结果进行评估，对卫星控制系统控制精度进行仿真试验评估。

技术领域

本发明涉及挠性卫星控制精度仿真评估研究领域，具体涉及一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统和验证方法。

背景技术

由于卫星在外太空运行或者进行机动的时候，机动速度快，机动轨迹不够平滑，导致太阳能电池阵列出现挠性振动，对卫星的姿态运动和轨道运动造成影响，导致卫星不能实现正常机动，无法达到期望姿态与位置，这对挠性卫星的挠性振动分针提出了更高的要求。对于这一要求，传统的挠性振动分析不能提出完整的量化方案，无法进一步对挠性卫星的精确控制进行评估，对卫星挠性振动所导致的后果无法实现地面实时模拟。

发明内容

本发明提供一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统和验证方法，解决挠性卫星空间运动或机动过程中太阳能电池阵列出现挠性振动的量化的问题，提高控制系统精度。

为实现上述目的，本发明提供一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，其特点是，该系统包含：

模拟太阳能电池阵，其通过调节模拟太阳能电池阵与卫星中心体安装的不同角度，模拟太阳能电池阵的对卫星中心体的不同耦合干扰作用；

挠性特性测量与辨识子系统，其电路连接模拟太阳能电池阵，测量模拟太阳能电池阵的挠性振动变形信息。

上述系统还包含：

干扰激励模拟子系统，其模拟并输出模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体的耦合干扰力矩；

高精度零重力模拟系统和位姿随动子系统，其通过悬吊的方式为模拟太阳能电池阵提供零重力环境；

三轴气浮平台，其输入端电路连接模拟太阳能电池阵、干扰激励模拟子系统、高精度零重力模拟系统和位姿随动子系统，整合分析得到零重力情况下模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体所产生的干扰力矩。

上述系统还包含：试验评估子系统，其输入端电路连接三轴气浮平台，接收零重力情况下模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体所产生的干扰力矩，对模拟太阳能电池阵的振动测量信息和三轴气浮平台的三轴姿态角及三轴姿态角速度信息进行滤波分析，并与期望的模拟太阳能电池阵振动信息和三轴气浮平台的三轴姿态角与三轴姿态角速度信息进行对比，从而对挠性振动抑制方法和姿态控制方法的效果进行评估。

上述系统还包含：监控子系统，其通信连接三轴气浮平台，检测三轴气浮平台的实时三轴姿态角和三轴姿态角速度信息，并与期望的姿态角和姿态角速度指令对比，测定卫星姿态控制系统的姿态控制精度。

上述监控子系统的还通信连接并检测模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统的工作状态，根据工作状态分别对模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统进行实时调节、或暂停工作、或停止工作。