[发明专利]针对卫星力矩陀螺组在轨输出力矩的动态测量方法

说明书

本发明公开了一种针对卫星力矩陀螺组在轨输出力矩的动态测量方法，其包括以下步骤：步骤一，在星上力矩陀螺安装出布置压电式力测量系统；步骤二，将整体通过零刚度柔性悬吊系统进行悬吊；步骤三，压电式力测量系统输出的动态力数据传输到数据采集模块；步骤四，将转换后的数据传输到实时计算模块；步骤五，将计算得出的合力矩传输给电脑，实时的显示和储存数据。本发明提高精确度，测量环境更加真实，获取数据的精确度也更高，频率范围广，不仅可以获取姿态变化时输出的低频反作用力矩，还可以获取力矩陀螺组自身转动产生的微干扰力矩，特定公式是由力传感器安装位置与整星坐标系的关系决定的。

技术领域

本发明涉及一种测量方法，特别是涉及一种针对卫星力矩陀螺组在轨输出力矩的动态测量方法。

背景技术

随着我国空间技术的发展，要求卫星具备的功能越来越多，同时对卫星指向精度和姿态稳定度也提出了越来越高的要求，例如美国研制的“长曲棍球”卫星主体呈八棱体，长5m，直径约为4m，一对太阳能电池帆板在轨道上展开后跨度约45.lm，卫星重15吨，设计寿命8年，因此研制高精度、高稳定度的大型卫星是当前一个重要的方向之一。

卫星控制系统是卫星极其重要的分系统，控制系统性能的好坏将直接决定整个卫星工作的成败，力矩陀螺组作为卫星姿态控制系统的执行机构，具有控制精度高、燃料消耗少、使用灵活性大等特点，在太空中，力矩陀螺组利用加速或减速时产生的反作用力矩来控制卫星在轨姿态，因此该输出合力矩的精确度及稳定度将直接影响整星的性能，必须进行准确测量。

传统的测量手段主要是利用气浮平台对单个力矩陀螺进行力矩测量，然后进行仿真模拟，其存在着如下问题：该方法只是对单个陀螺进行试验测试，然后通过仿真计算力矩陀螺组的输出合力矩，由于边界条件设定等原因，并不能完全反应力矩陀螺组在星上的输出状态，该方法测量的力矩主要是低频的转动力矩，对高频的微干扰力矩无法测量，因此不能对高精度载荷的减震隔振提供数据支持。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对卫星力矩陀螺组在轨输出力矩的动态测量方法，其能够有效地提高精确度，该测量方法采集时的边界条件为卫星处于失重状态，力矩陀螺组按在轨状态进行工作，因此相对原有方法，本发明的测量环境更加真实，获取数据的精确度也更高，频率范围广，该测量方法采用压电式力测量系统，不仅可以获取姿态变化时输出的低频反作用力矩，而且还可以获取力矩陀螺组自身转动产生的微干扰力矩，特定公式是由力传感器安装位置与整星坐标系的关系决定的。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种针对卫星力矩陀螺组在轨输出力矩的动态测量方法，针对卫星力矩陀螺组在轨输出力矩的动态测量方法包括步骤如下：

步骤一，在星上力矩陀螺安装处布置压电式力测量系统；

步骤二，调节压电式力测量系统中各传感器的安装精度，保证其都处于同一个安装平面内；

步骤三，将卫星整体通过零刚度柔性悬吊系统进行悬吊，模拟卫星在轨时的失重状态，星上力矩陀螺开机工作；

步骤四，压电式力测量系统输出的动态力数据传输到数据采集模块，经过信号放大及调理模块，将模拟信号转换为数字信号；

步骤五，将转换后的数据传输到实时计算模块，按照特定的公式合成计算出相对于整星坐标系的合力矩，包括绕X轴的合力矩、绕Y轴的合力矩及绕Z轴的合力矩；

步骤六，将计算得出的绕X轴的合力矩、绕Y轴的合力矩、以及绕Z轴的合力矩传输给电脑，实时的显示和储存数据。

优选地，所述针对卫星力矩陀螺组在轨输出力矩的动态测量方法采集时的边界条件为卫星处于失重状态，力矩陀螺组按在轨状态进行工作。

优选地，所述针对卫星力矩陀螺组在轨输出力矩的动态测量方法采用压电式力测量系统。