[发明专利]模拟火箭发射和在轨运行的磁悬浮控制力矩陀螺监控系统

摘要

本发明公开了一种模拟火箭发射和在轨运行的磁悬浮控制力矩陀螺监控系统，该监控系统包括计算机模拟设置与监控界面1、CAN‑USB转接卡2、监控与通讯电路3和磁悬浮控制力矩陀螺装置4，其中，所述监控与通讯电路3包括通讯电路301、DSP+FPGA数控单元302、驱动电路和检测电路；DSP+FPGA数控单元302与驱动电路和监测电路组成闭环控制系统实现对磁悬浮控制力矩陀螺装置4的控制与检测。该监控系统可以模拟磁悬浮控制力矩陀螺装置4在火箭发射和在轨运行两个阶段的工作情况，同时可以通过CAN‑USB转接卡，使计算机模拟设置与监控界面1同监控与通讯电路3通讯，对磁悬浮控制力矩陀螺装置4进行集成化监测、分析和控制。

主权项

1.一种模拟火箭发射和在轨运行的磁悬浮控制力矩陀螺监控系统，其特征在于，该监控系统包括计算机模拟设置与监控界面(1)、CAN‑USB转接卡(2)、监控与通讯电路(3)和磁悬浮控制力矩陀螺装置(4)，其中，计算机模拟设置与监控界面(1)具有显示和信息交换作用，通过CAN‑USB转接卡(2)同监控与通讯电路(3)进行通讯，CAN‑USB转接卡(2)通过CAN总线与监控与通讯电路(3)连接，计算机模拟设置与监控界面(1)还用于发出指令，从而设置磁悬浮控制力矩陀螺装置(4)的模拟运行状态；所述计算机模拟设置与监控界面(1)包括磁轴承设置与监控界面(11)、高速电机设置与监控界面(12)、框架伺服设置与监控界面(13)、锁紧解锁设置与监控界面(14)、工作环境监测界面(15)和主界面(16)；所述监控与通讯电路(3)包括通讯电路(301)、DSP+FPGA数控单元(302)、磁轴承驱动电路(303)、磁轴承监测电路(304)、高速电机驱动电路(305)、高速电机监测电路(306)、框架伺服驱动电路(307)、框架伺服监测电路(308)、锁紧解锁驱动电路(309)、锁紧解锁监测电路(310)、工作环境监测电路(311)；所述磁悬浮控制力矩陀螺装置(4)包括磁轴承装置(41)、高速电机装置(42)、框架伺服装置(43)和锁紧解锁装置(44)；所述磁轴承设置与监控界面(11)、高速电机设置与监控界面(12)、框架伺服设置与监控界面(13)、锁紧解锁设置与监控界面(14)和工作环境监测界面(15)可以分别检测磁轴承装置(41)、高速电机装置(42)、框架伺服装置(43)、锁紧解锁装置(44)以及工作环境的温度、电流、控制参数和工作状态；所述磁轴承设置与监控界面(11)、高速电机设置与监控界面(12)、框架伺服设置与监控界面(13)、锁紧解锁设置与监控界面(14)和工作环境监测界面(15)可以对检测到的参数和信息进行处理、分析、显示、存储，遇到温度超限、磁轴承失稳的故障模式进行报警；所述计算机模拟设置与监控界面(1)可以通过CAN‑USB转接卡(2)和监控与通讯电路(3)进行通讯，设置磁悬浮控制力矩陀螺装置(4)处于火箭发射状态；监控与通讯电路(3)中的DSP+FPGA数控单元(302)接到指令后控制锁紧解锁驱动电路(309)驱动超声波电机转动，直到锁紧解锁监测电路(310)检测到内部锁紧微动开关处于关闭状态，完成锁紧解锁装置(44)对磁悬浮转子的锁紧；磁轴承驱动电路(303)输出正弦形式和阶跃形式的电压使磁轴承装置(41)产生驱动力和力矩模拟火箭发射状态磁悬浮转子所受到的振动和冲击，磁轴承监测电路(304)检测磁悬浮转子的振动的位移量是否超过安全阈值；振动的位移量和锁紧解锁装置(44)的状态通过监控与通讯电路(3)和CAN‑USB转接卡(2)传送至计算机模拟监控界面(1)进行显示，以监测磁悬浮控制力矩陀螺装置(4)在火箭发射阶段承受振动和冲击的工况；所述计算机模拟设置与监控界面(1)通过CAN‑USB转接卡(2)和监控与通讯电路(3)进行通讯，设置磁悬浮控制力矩陀螺装置(4)处于在轨运行状态，监控与通讯电路(3)通过DSP+FPGA数控单元(302)向锁紧解锁驱动电路(309)、磁轴承驱动电路(303)、高速电机驱动电路(305)和框架伺服驱动电路(307)分别发出解锁磁悬浮转子指令、悬浮指令、升速指令、角位置和角速度指令。