[发明专利]一种低轨道地磁蓄能地面实验系统及方法

权利要求书

1.一种低轨道地磁蓄能地面实验系统，包括现场端和工作端，其特征在于，所述现场端包括三轴气浮台、安装在所述三轴气浮台上的气浮台电源，以及用于低轨道地磁蓄能过程的模拟测试系统，所述模拟测试系统与所述工作端无线通讯连接，所述工作端接收所述模拟测试系统的数据并进行任务仿真模拟；

所述模拟测试系统包括姿态测量模块、旋动控制模块、配供电模块、第一无线数传模块、实验状态与控制数据输入模块、旋动原理部件模块和驱动电源；所述气浮台电源分别给所述姿态测量模块、所述驱动电源和所述配供电模块提供电能，所述驱动电源通过驱动器与所述旋动原理部件模块连接，所述姿态测量模块与所述旋动控制模块连接，所述旋动控制模块连接并控制所述旋动原理部件模块实现对所述三轴气浮台的转动抑制，所述配供电模块分别给所述第一无线数传模块、旋动控制模块和第一无线数传模块分配并提供电能，所述实验状态与控制数据输入模块与所述旋动控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种低轨道地磁蓄能地面实验系统，其特征在于，所述工作端包括与所述第一无线数传模块无线通讯连接的第二无线数传模块，以及与所述第二无线数传模块之间实现仿真参数与数据进行传输的PC工程机。

3.根据权利要求1所述的一种低轨道地磁蓄能地面实验系统，其特征在于，所述旋动原理部件模块包括设置在三轴气浮台(4)上的旋动连接件(8)，在所述旋动连接件(8)的相对两侧端均水平连接有磁基座(3)，在所述三轴气浮台(4)上连接力矩电机支座(7)，在所述力矩电机支座(7)上设置力矩电机(6)，所述力矩电机(6)的输出轴(5)连接投送杆(2)，在所述投送杆(2)的端部设置模拟投送目标(1)。

4.根据权利要求3所述的一种低轨道地磁蓄能地面实验系统，其特征在于，所述磁基座(3)为中空圆柱状框架结构，用于放置所述旋动原理部件模块所需的所述驱动电源和所述驱动器，且在其外圆柱表面缠绕若干匝数的漆包线用于产生磁矩体。

5.根据权利要求3所述的一种低轨道地磁蓄能地面实验系统，其特征在于，所述旋动连接件(8)与所述三轴气浮台(4)之间为转动副，并且加装轴承。

6.根据权利要求3所述的一种低轨道地磁蓄能地面实验系统，其特征在于，所述力矩电机可采用NSK直接传动式PS系列电机及其驱动器。

7.根据权利要求1所述的一种低轨道地磁蓄能地面实验系统，其特征在于，所述旋动控制模块(12)的控制计算机采用PC104板卡，内置DOS强实时操作系统。

8.一种基于权利要求1所述实验系统的低轨道地磁蓄能地面实验方法，包括如下步骤：

步骤100：确定电气抗干扰以及实验系统的正常工作后，为整个实验系统上电，经配供电模块为各个模块分配电压供电；

步骤200：输入实验状态与控制参数到旋动控制模块，产生大小和方向均时变的磁矩体，磁力矩效应下磁基座开始转动；

磁基座转动后，依据低轨道地磁蓄能空间碎片离轨控制方法，控制调整磁矩体的方向，达到持续加速整个旋动原理部件模块的目的；

步骤300：姿态测量模块实时测量磁基座的转动速度，反馈给旋动控制模块，同时，旋动控制模块经无线数传模块，实现测量数据信息与工作端的实时交互，实时复现显示在工作端的PC工程机上；

步骤400：实时测量数据反馈到旋动控制模块后，计算并输出控制指令到相应的转速控制子系统，实现投送杆的转动；

步骤500：旋动控制模块实时调整反作用传动机构，进行动态平衡，使得产生的磁矩体不旋转，而投送杆加速旋转，直到达到预期转速。

9.根据权利要求8所述的一种低轨道地磁蓄能地面实验方法，其特征在于，所述姿态测量模块通过角速度陀螺对磁基座的转动速度进行测量，具体采用多轴MEMS陀螺仪。