[发明专利]一种控制力矩陀螺群故障模拟仿真测试的方法及系统

说明书

本发明公开了一种控制力矩陀螺群故障模拟仿真测试的方法及系统，该方法采用控制力矩陀螺群故障模拟仿真测试的系统进行故障模拟仿真测试，所述的系统包含故障模拟控制台、数学模型上位机和数学模型下位机；所述的数学模型下位机搭载实时仿真系统，在运行所述的数学模型上位机加载的控制力矩陀螺群数学模型后，所述的数学模型下位机模拟所述的控制力矩陀螺群真实单机的输入输出功能，并接收所述的故障模拟控制台的指令，模拟控制力矩陀螺群故障，输出运行状态数据及异常信息给所述的数学模型上位机。本发明可以对可预见的各种控制力矩陀螺群的各种故障进行验证，对发生故障后姿轨控软件故障诊断和隔离措施进行测试。

技术领域

本发明属于卫星仿真测试技术领域，特别涉及一种控制力矩陀螺群故障模拟仿真测试的方法及系统。

背景技术

随着卫星技术的发展，要求提高时间分辨率和图像重访周期，增加地区覆盖的时效性，要求其具有快速机动、任意角度机动等功能，因此在执行机构的选择上越来越倾向控制力矩陀螺群。

单框架控制力矩陀螺输出力矩的原理是通过以一定的角速度改变高速转子的角动量方向，从而达到力矩输出的目的。而单个的控制力矩陀螺只具有一个自由度的力矩输出能力，因此要进行卫星姿态的三轴稳定控制，需要至少3个以上的控制力矩陀螺。而由多个控制力矩陀螺组成的控制力矩陀螺群具有两个问题：(1)控制力矩陀螺群的构型，不同的构型具有不同的力矩输出能力；(2)控制力矩陀螺群的奇异性问题，当操纵这群控制力矩陀螺输出力矩时，控制力矩陀螺群失去三维控制能力，陷入奇异状态。

目前6台单框架控制力矩陀螺按照五棱锥构型安装的控制力矩陀螺群应用广泛，对比传统执行机构，它具有任意方向输出大力矩的特点。但是，由于控制力矩陀螺群应用较少，在轨数据积累不足，需要在地面进行充分测试，对潜在故障模式进行模拟仿真，接入系统闭环测试。

发明内容

本发明的目的是提供卫星半物理仿真试验中，一种以控制力矩陀螺群为执行机构的故障模拟仿真测试的方法及系统，以在地面对控制力矩陀螺群的潜在故障模式进行模拟仿真。

为了达到上述目的，本发明提供了一种控制力矩陀螺群故障模拟仿真测试的方法，该方法采用控制力矩陀螺群故障模拟仿真测试的系统进行故障模拟仿真测试，所述的系统包含故障模拟控制台、数学模型上位机和数学模型下位机；该方法包括如下步骤：

步骤1，故障模拟控制台与数学模型下位机连接，数学模型上位机和数学模型下位机互相连接；此外，故障模拟控制台还与控制力矩陀螺群真实单机连接；

步骤2，所述的数学模型上位机搭建控制力矩陀螺群数学模型，并将该数学模型加载进所述的数学模型下位机；同时，所述的数学模型上位机接收所述的数学模型下位机的数据，以确认控制力矩陀螺群运行状态；

步骤3，所述的故障模拟控制台设有故障模拟控制软件；所述的故障模拟控制台运行故障模拟控制软件，并向所述的数学模型下位机发出模拟控制力矩陀螺群故障的指令；其中：

所述的故障模拟控制软件能够对所述的控制力矩陀螺群真实单机与所述的控制力矩陀螺群数学模型的接入系统进行切换，所述的故障模拟控制软件还具备控制力矩陀螺群的故障设置功能；当所述的故障模拟控制软件切换至所述的控制力矩陀螺群数学模型时，能够设置控制力矩陀螺群故障；

步骤4，所述的数学模型下位机搭载实时仿真系统，在运行所述的数学模型上位机加载的控制力矩陀螺群数学模型后，所述的数学模型下位机模拟所述的控制力矩陀螺群真实单机的输入输出功能，并接收所述的故障模拟控制台的指令，模拟控制力矩陀螺群故障，输出运行状态数据及异常信息给所述的数学模型上位机；

步骤5，所述的数学模型上位机将接收的运行状态数据及异常信息实时显示。

较佳地，所述的数学模型具备模拟控制力矩陀螺群的动力学特性及输入输出功能，同时具备模拟单机故障功能。