[发明专利]航天器残余力矩残余角动量测量标定装置及方法有效

专利信息
申请号: 202010663597.3 申请日: 2020-07-10
公开(公告)号: CN111829704B 公开(公告)日: 2021-11-12
发明(设计)人: 马广程;李泽宁;夏红伟;马长波;李莉 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: G01L5/00 分类号: G01L5/00;G01M1/10;G01L25/00
代理公司: 哈尔滨龙科专利代理有限公司 23206 代理人: 高媛
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 航天器 残余 力矩 角动量 测量 标定 装置 方法
【说明书】:

发明提供了一种航天器残余力矩残余角动量测量标定装置及方法,属于控制技术领域。本发明包括:台上测控系统、台下上位机系统和无线传输系,台上测控系统和台下上位机系统通过无线传输系无线连接。所述台下上位机系统包括数据处理系统和显示系统,数据处理系统和显示系统安装在台下上位机系统上,数据处理系统与显示系统相连接,本发明提出了航天器残余力矩残余角动量的测量算法以及测量系统的设计方案,能够在地面得到载荷工作时对航天器产生的残余力矩和残余角动量且给出了具体的装置设计和算法推导以及仿真结果,能够高精度的得到载荷工作时的残余力矩以及残余角动惯量,装置设计以及算法原理更加完善,实用性更强。

技术领域

本发明涉及一种航天器残余力矩残余角动量测量标定装置及方法,属于控制技术领域。

背景技术

航天器上活动载荷在工作过程中会产生力矩作用在空间飞行器上,这个力矩就叫做残余力矩,残余力矩作用于空间飞行器上产生的角动量叫做残余角动量。随着卫星姿态控制精度要求的不断提高,在卫星的设计与控制中对干扰力矩的重视程度也越来越高。卫星上的载荷大多是活动载荷,比如相机等设备,残余力矩会对卫星姿态稳定度产生影响,也不利于卫星的姿态控制。如果能够测量出载荷的残余力矩和残余角动量值,可以在设计卫星的控制算法的过程中,引入残余力矩进行分析,来减小活动载荷工作时对卫星控制的影响。残余力矩和残余角动量可以作为指导卫星控制算法设计的重要参考依据,也可以对载荷安装的可行性与安装后对残余力矩的补偿方法提供参考依据。

申请公开号CN110542439A、申请公布日2019年12月6日,公开了“基于三维气浮的惯性器件残余力矩测量装置及方法”提供了一种基于三维气浮的惯性器件的测量装置及方法,给出了装置的设计方案以及测量的方案。方案均较为粗糙,对各功能具体设计方案并没有详细给出,并且没有给出具体的残余力矩测量算法,只能通过测量力矩的仪器去测量,方案较难保证足够高的精度。

论文《大型三轴气浮台转动惯量和干扰力矩高精度联合辨识技术》,作者:洪振强、宋效正、吕旺、仲惟超、王田野,出版刊名:航天器环境工程,2017年34卷1期,页码28-34,提出了一种新的大型三轴气浮台转动惯量和干扰力矩联合辨识技术,通过台上飞轮对三轴施加激励作用,利用激光陀螺等姿态测量数据实现对台体惯量矩阵和干扰力矩的高精度联合辨识,采用了积分的方式避免了角速度微分引起的噪声放大。但该算法测量转动惯量为三轴气浮台整体转动惯量,更多时候所需要的转动惯量为部分的转动惯量,对这部分的算法进行补充,并且该算法计算量过大,计算时间长,数据量过大时会导致辨识精度下降。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题,进而提供一种航天器残余力矩残余角动量测量标定装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

一种航天器残余力矩残余角动量测量标定装置,包括:台上测控系统,、台下上位机系统和无线传输系统,台上测控系统和台下上位机系统通过无线传输系统无线连接。

所述台下上位机系统包括数据处理系统和显示系统,数据处理系统和显示系统安装在台下上位机系统,数据处理系统与显示系统相连接。

所述台上测控系统包括供电系统、时标系统、三轴气浮台姿态测控系统、调平衡系统、支撑与保护系统和气浮台仪表平台,供电系统、时标系统、三轴气浮台姿态测控系统和调平衡系统均安装在气浮台仪表平台上,气浮台仪表平台和支撑与保护系统安装在台上测控系统上,供电系统分别为时标系统、三轴气浮台姿态测控系统和调平衡系统进行供电,台上测控系统的三轴气浮台姿态测控系统与台下上位机系统数据处理系统通过无线传输系统连接。

所述供电系统是使用锂电池与二次电源进行供电。

所述时标系统包括两块时钟板卡。

所述三轴气浮台姿态测控系统包括气浮球、仪表平台、飞轮和陀螺仪,载荷和测量元件安装在仪表平台上,飞轮和陀螺仪按照台体坐标系的三个方向正交安装。

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