[发明专利]一种具有冷备份功能的飞轮模拟器

摘要

一种具有冷备份功能的飞轮模拟器，具备飞轮动力学模型的高精度运算能力及冷备份功能；该飞轮模拟器包括电源管理模块、信号调理模块、信号选通模块、主飞轮模块和备份飞轮模块；主飞轮模块和备份飞轮模块分别与电源管理模块、信号调理模块、信号选通模块相连，用于信号的采集、处理和输出，实现飞轮动力学模型的解算；本发明考虑到飞轮的故障和干扰，飞轮动力学模型的计算精度高，且针对故障存在的情况采用冷备份技术，可以模拟当前飞轮出现故障后切换到备份飞轮的动作，适用于航空、航天及深空探测领域的航天器姿态控制系统地面仿真验证。

主权项

一种具有冷备份功能的飞轮模拟器，包括信号调理模块（1）、串口电平转换模块（2）、主飞轮模块（3）、备份飞轮模块（4）、信号选通模块（5）和电源管理模块（6）；所述信号调理模块（1）与主飞轮模块（3）和备份飞轮模块（4）连接，用于将输入的电压范围转换为模数转换模块的允许输入电压范围；所述串口电平转换模块（2）与主飞轮模块（3）和备份飞轮模块（4）相连，用于串口通信的电平转换；所述信号选通模块（5）与主飞轮模块（3）和备份飞轮模块（4）相连，用于选择主飞轮与备份飞轮中的一个模块运行；所述电源管理模块（6）与主飞轮模块（3）、备份飞轮模块（4）和信号选通模块（5）相连，用于提供电源电压；所述主飞轮模块（3）与信号调理模块（1）、串口电平转换模块（2）、信号选通模块（5）相连，用于模拟主飞轮的运行，对输入电压信号进行采样、信号处理、输出数据;所述主飞轮模块（3）由主模数转换模块（31）、主TTL脉冲输出控制模块（32）、主高精度信号处理模块(33)、主串口通信模块（34）、主数模转换控制模块（35）组成，所述主模数转换模块（31）、主TTL脉冲输出控制模块（32）、主高精度信号处理模块(33)、主串口通信模块（34）、主数模转换控制模块（35）通过数据指令总线互相连接，主模数转换模块（31）与主串口通信模块（34）将接收到的外部模拟信息和故障信息分别处理后传输给主高精度信号处理模块(33)，主高精度信号处理模块(33)经过相应的信息处理后，解算出实时的TTL脉冲输出控制信息和数模转换控制信息，并分别发送给主TTL脉冲输出控制模块（32）和主数模转换控制模块（35），主数模转换控制模块（35）进一步将处理后的指令传送给主数模转换模块（36）完成数字量和模拟量之间的转换；所述备份飞轮模块与信号调理模块（1）、串口电平转换模块（2）、信号选通模块（5）相连，用于在主飞轮模块出现故障时模拟备份飞轮的运行，对输入电压信号进行采样、信号处理、输出数据；所述备份飞轮模块（4）由备份模数转换模块（41）、备份TTL脉冲输出控制模块（42）、备份高精度信号处理模块(43)、备份串口通信模块（44）、备份数模转换控制模块（45）组成；所述备份模数转换模块（41）、备份TTL脉冲输出控制模块（42）、备份高精度信号处理模块(43)、备份串口通信模块（44）、备份数模转换控制模块（45）通过数据指令总线互相连接，备份模数转换模块（41）与备份串口通信模块（44）将接收到的外部模拟信息和故障信息分别处理后传输给备份高精度信号处理模块(43)，备份高精度信号处理模块(43)经过相应的信息处理后，解算出实时的TTL脉冲输出控制信息和数模转换控制信息，并分别发送给备份TTL脉冲输出控制模块（42）和备份数模转换控制模块（45），备份数模转换控制模块（45）进一步将处理后的指令传送给备份数模转换模块（46）完成数字量和模拟量之间的转换。