[发明专利]卫星动量轮摩擦力矩地面在线测试方法及系统

说明书

卫星动量轮摩擦力矩地面在线测试方法及系统，包括步骤：发送遥控指令给卫星上的待测动量轮的线路盒，使用待测动量轮的线路盒给待测动量轮重复加电断电，控制待测动量轮按一定规律转动，采集待测动量轮转速脉冲，根据转速脉冲确定待测动量轮实时转速，通过重复多次加电断电确定待测动量轮的摩擦力矩。本发明可在线测试卫星动量轮摩擦力矩，无需额外的试验设备，简单可行。

技术领域

本发明涉及卫星动量轮摩擦力矩地面在线测试方法及系统，属于航天器地 面测试领域，特别是通信卫星地面测试过程中对动量轮转动时的摩擦力矩的定 量测试。

背景技术

动量轮是卫星的姿态控制执行部件，在卫星控制领域广泛应用。通信卫星 配备的动量轮可以通过自身转动，来连续精密的调节卫星的姿态。动量轮是一 个转动部件，正常工作时，转速达每分钟数千转。由于它是一个力矩产生装置， 且需要在轨持续工作达十多年，因此动量轮转动时受到的摩擦力矩不能太大， 否则将会影响其寿命和输出力矩准确度。在卫星地面测试阶段，需要对卫星动 量轮摩擦力矩进行准确测试，以确定动量轮的性能可以满足在轨长期使用的要 求。

北京空间飞行器总体设计部的一项发明专利(专利号ZL201320225285.X) 公开了一种卫星用动量轮测试装置，该装置包括监控站、星载计算机、动量轮、 服务器和客户端。监控站包括与星载计算机数据传输仪器，与服务器数据传输 仪器，力矩特性测试仪器，摩擦力矩测试仪器，Excel文件存储仪器。动量轮 连接星载计算机，星载计算机和与星载计算机数据传输仪器相连，力矩特性测 试仪器、摩擦力矩测试仪器、与服务器数据传输仪器以及Excel文件存储仪器 均连接与星载计算机数据传输仪器，与服务器数据传输仪器连接服务器，服务 器连接客户端。该专利进行摩擦力矩测量时需要在原有地面测试的基础上增加专用的测试仪器，即力矩特性测试仪器，根据与星载计算机数据传输仪器中的 控制电压和转速，计算获得动量轮力矩特性。该专利所使用的星载计算机数据 传输设备需要直接用地面测试电缆与卫星星载计算机连接，该状态不是卫星真 实的发射状态，在测试完成后还要将该地面电缆撤出并恢复成星上设备连接状 态，因此不属于在线测试方法。此外，该发明在测量摩擦力矩时，仅通过当前 时刻动量轮转速和控制力矩电压来进行间接测量，测量周期短，因受到环境或 动量轮自身转动不平衡造成随机误差较大。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了卫星动量轮摩擦 力矩地面在线测试方法及系统，解决了当前卫星地面测试过程中当动量轮已经 安装到卫星上时不易进行有效准确的转动摩擦力矩定量测试的问题。

本发明的技术方案是：

卫星动量轮摩擦力矩地面在线测试方法，包括步骤如下：

1)发送遥控指令给卫星上的待测动量轮的线路盒，使用待测动量轮的线路 盒给待测动量轮加电；

2)发送遥控指令给卫星上的待测动量轮的线路盒，控制待测动量轮转动至 标称转速ω₀；

3)当待测动量轮的转速稳定后，发送遥控指令给卫星上的待测动量轮的线 路盒，使用待测动量轮的线路盒控制待测动量轮断电；

4)当所述待测动量轮断电一定时间Δt后，再次发送遥控指令给卫星上的 待测动量轮的线路盒，使用待测动量轮的线路盒给待测动量轮加电，使所述待 测动量轮转动至标称转速ω₀；

5)使用待测动量轮的线路盒采集待测动量轮转速脉冲，根据所述待测动量 轮转速脉冲，获得步骤4)加电时刻待测动量轮的转速ω_j；

6)重复步骤3)-5)共N次，根据所述标称转速ω₀和所述获得的N个所 述步骤4)加电时刻待测动量轮的转速ω_j，确定待测动量轮的摩擦力矩M，其 中，j＝1，2，3，...，N。

所述步骤2)的标称转速ω₀具体为：