[发明专利]一种空间航天器用消隙锁紧机构驱动控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种空间航天器用消隙锁紧机构驱动控制方法及系统，通过调节消隙锁紧机构步进电机在正向锁紧模式和反向解锁模式下的驱动电流大小，使得在执行正向锁紧任务过程中，消隙锁紧机构的驱动力矩始终不大于反向解锁时的力矩，可有效避免机构运行时的卡死，已通过专项试验的试验结果验证了此方法的可行性。

技术领域

本发明涉及一种空间航天器用消隙锁紧机构驱动控制方法及系统，属于航天器姿态控制领域。

背景技术

旋转关节子系统关联卫星平台和载荷平台，分为机械轴承工况和磁悬浮轴承两种工况，其工况的切换通过卫星平台的消隙机构执行，消隙机构由消隙锁紧机构驱动线路驱动控制。消隙机构属旋转关节分系统重要单机，需要执行正向锁紧和反向解锁两项任务，其正常运行与否直接影响旋转关节分系统的成败。由于消隙机构类单机在结构上存在的塑性变形特性，设计中需重点考虑如何有效避免出现机构卡死的状况。

《一种卫星对接锁紧自动控制方法及系统》(CN106005488A公开日2016-10-12)提出了一种卫星对接锁紧自动控制方法及系统，所述控制方法的锁紧执行机构采用电机提供动力，并包括安装在基座上的对目标星的对接环进行抱紧和下压功能的抱紧组件。该方法没有使用在锁紧和解锁过程中可调节驱动力矩大小的控制方法，始终是同一大小力矩，难以避免因结构上的塑性变形造成的卡死现象。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，针对消隙机构类单机在结构上存在的塑性变形特性，提供了一种空间航天器用消隙锁紧机构驱动控制方法，通过调节电机驱动电流大小，保证在执行正向锁紧任务过程中，机构的驱动力矩始终不大于反向解锁时的力矩，以避免因结构上的塑性变形造成的卡死故障。

本发明的技术解决方案是：

一种空间航天器用消隙锁紧机构驱动控制方法，调节消隙锁紧机构步进电机在正向锁紧模式和反向解锁模式下的驱动电流大小，使得在执行正向锁紧任务过程中，消隙锁紧机构的驱动力矩始终不大于反向解锁时的力矩。

进一步的，消隙锁紧机构步进电机在正向锁紧模式时，消隙锁紧机构驱动线路接到数据指令“消隙机构正向锁紧”指令后，以1档电流ωHz频率，正向驱动；

若步进电机正向运行a步以内检测到锁紧位置开关输出信号由高变低，则继续正向运行b步；其中a为正常运行时消隙锁紧机构可达锁紧开关位置的步数值加一定的裕度值；b为消隙锁紧机构从锁紧开关位置到锁紧状态位置的步数值；

若步进电机正向运行a步后锁紧开关输出信号仍为高，则以2档电流ωHz频率正向驱动；

如果在c步以内锁紧开关输出信号变为低，则继续前进b步，否则停止速度脉冲信号输出；其中c为故障检测判断值。

进一步的，当消隙锁紧机构步进电机工作在反向解锁模式时，消隙锁紧机构驱动线路接到数据指令“消隙机构反向解锁”指令后，以2档电流ωHz频率，反向驱动；

若步进电机反向运行a1步以内检测到解锁位置开关输出信号由高变低，则继续正向运行b1步；其中a1为正常运行时消隙锁紧机构可达解锁开关位置的步数值加一定的裕度值；b1为消隙锁紧机构从解锁开关位置到解除锁紧状态位置的步数值；

若步进电机反向运行a1步后解锁开关输出信号仍为高，则以3档电流ωHz频率反向驱动。如果在c1步以内解锁开关输出信号变为低，则继续运行b1步，否则停止速度脉冲信号输出。

进一步的，消隙锁紧机构设置有两个霍尔传感器，分别为“解锁位置开关”和“锁紧位置开关”，开关关闭状态下输出为高电平，导通状态下输出为低电平。

进一步的，步进电机绕组为两相，工作方式为双四拍运行，步进电机绕组控制方式为恒流控制。

进一步的，通过模拟开关选通电路，实现步进电机电流从小到大的3档可调，1档为100mA，2档为110mA，3档为120mA。