基于一種DGCMG構型的衛(wèi)星多種姿態(tài)控制模式測試系統(tǒng)，是利用DGCMG一種執(zhí)行機構測試和驗證基于DGCMG、單框CMG和飛輪的衛(wèi)星三種姿控系統(tǒng)的性能，包括平臺系統(tǒng)、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)、空間環(huán)境模擬系統(tǒng)和地面站系統(tǒng)。平臺系統(tǒng)由三軸氣浮臺、星務綜合管理系統(tǒng)、電源和無線網(wǎng)橋組成，用來模擬衛(wèi)星動力學特性和信息管理；衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)由噴氣推進系統(tǒng)、DGCMG、光纖陀螺、星敏感器、太陽敏感器和GPS接收機組成，用于衛(wèi)星平臺的定姿、定軌及其控制；空間環(huán)境模擬系統(tǒng)由GPS模擬器，金字塔構型的滑塊、太陽仿真器、星仿真器組成，用于模擬空間干擾力矩、GPS衛(wèi)星及天體的部分性能。利用該測試平臺，為衛(wèi)星的多種姿控提供地面測試與驗證。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及基于一種DGCMG (雙框架控制力矩陀螺)構型的衛(wèi)星多種姿態(tài)控制模式測試系統(tǒng)，適用于基于雙框架控制力矩陀螺、單框架控制力矩陀螺和反作用飛輪三類姿態(tài)控制執(zhí)行機構及其不同構型下的衛(wèi)星姿態(tài)控制方案設計。
技術介紹
二十一世紀，空間科學技術快速發(fā)展，衛(wèi)星機動能力大幅提升，小型敏捷機動衛(wèi)星、對地高精度穩(wěn)定衛(wèi)星等多種衛(wèi)星吸引了多家機構進行了大量研究。衛(wèi)星的姿態(tài)執(zhí)行機構主要有噴氣推進、控制力矩陀螺和反作用飛輪等。在以往的研究中如小衛(wèi)星姿態(tài)控制地面仿真裝置及方法，公開(公告)號CN1119310031A公布了一種適用于多種不同型號衛(wèi)星的姿態(tài)控制地面仿真的方法；小衛(wèi)星姿態(tài)控制可靠性驗證的仿真測試設備及測試方法，公開(公告)號CNl11444899中則關注了姿態(tài)控制可靠性方面的研究。另外在衛(wèi)星姿態(tài)執(zhí)行機構的研究方面則多專注于一種姿態(tài)執(zhí)行機構的研究，如采用DGCMG的敏捷衛(wèi)星姿態(tài)/角動量聯(lián)合控制，偏置動量輪控衛(wèi)星姿態(tài)控制等文章對DGCMG和動量輪等姿態(tài)執(zhí)行機構進行了研究。控制力矩陀螺作為姿態(tài)執(zhí)行機構有多種經(jīng)典構型的應用已相對成熟，目前在控制力矩陀螺的使用上多為采用某一構型，安裝構型確定之后不能再改變。如需采用其他構型的控制力矩陀螺作為姿態(tài)執(zhí)行機構只能將其拆卸下來，再重新搭建所需構型的控制力矩陀螺組，非常繁瑣，浪費大量的時間成本和經(jīng)濟成本。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的技術解決問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，提供基于一種DGCMG構型的衛(wèi)星多種姿態(tài)控制模式測試系統(tǒng)，利用該測試平臺，為衛(wèi)星的多種姿控提供地面測試與驗證。本專利技術的技術解決方案:基于一種DGCMG構型的衛(wèi)星多種姿態(tài)控制模式測試系統(tǒng)，包括:平臺系統(tǒng)、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)和空間環(huán)境模擬系統(tǒng)；所述平臺系統(tǒng)包括三軸氣浮臺1、星務綜合管理系統(tǒng)2、電源系統(tǒng)16和第一無線網(wǎng)橋12 ;衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)包括噴氣推進系統(tǒng)4、四個雙框架控制力矩陀螺DGCMG15、光纖陀螺13、星敏感器10、太陽敏感器8和GPS接收機5 ;所述空間環(huán)境模擬系統(tǒng)包括GPS模擬器14，金屬滑塊6、金字塔構型滑桿7太陽仿真器9、星仿真器11 ;地面站系統(tǒng)包括地面仿真計算機18和第二無線網(wǎng)橋17 ；所述三軸氣浮臺I的臺體采用分艙式空心圓柱型結構，共分三個艙體，其中星務綜合管理系統(tǒng)2，電源系統(tǒng)16位于最底層艙體，第一無線網(wǎng)橋12位于最上層艙體并與星務綜合管理系統(tǒng)2相連；星務綜合管理系統(tǒng)2接收衛(wèi)星控制系統(tǒng)中的光纖陀螺13、星敏感器10、太陽敏感器8和GPS接收機5的信息進行衛(wèi)星的姿態(tài)軌道實時仿真計算，同時星務綜合管理系統(tǒng)2通過第一無線網(wǎng)橋12、第二無線網(wǎng)橋17與地面仿真計算機18通信，并根據(jù)地面仿真計算機18的指令向DGCMG15發(fā)送命令，進行衛(wèi)星平臺的姿態(tài)控制；噴氣推進系統(tǒng)4位于中間層艙體；四個雙框架控制力矩陀螺15相互間隔100°安裝在三軸氣浮臺I的最底層艙體的底部，通過鎖止內框或外框、內框和外框分別構成多種構型的單框架力矩陀螺和反作用飛輪，用于實現(xiàn)三類不同種類執(zhí)行機構的姿態(tài)控制系統(tǒng)；光纖陀螺13、星敏感器10、太陽敏感器8和GPS接收機5均位于最上層艙體，上述部件均與星務綜合管理系統(tǒng)2相連；GPS模擬器14位于最上層艙體；金屬滑塊6安裝在于最上層艙體相連的金字塔構型滑桿7上，太陽仿真器9、星仿真器11均安裝在最上層艙體上，上述部件均與星務綜合管理系統(tǒng)2相連；太陽仿真器9、星仿真器11、GPS模擬器14分別與太陽敏感器8、星敏感器10和GPS接收機5相連。本專利技術的原理是:利用雙框架控制力矩陀螺組進行衛(wèi)星姿態(tài)的機動。通過鎖止外框或內框可將雙框架控制力矩陀螺作為單框架控制力矩陀螺使用，并且根據(jù)鎖止外框或內框的角度可變換多種構型；通過鎖止外框和內框可將雙框架控制力矩陀螺還可以作為反作用飛輪使用；可以完成基于雙框架控制力矩陀螺、單框架控制力矩陀螺和反作用飛輪三類姿態(tài)執(zhí)行機構的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)驗證。本專利技術與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:本專利技術采用4個平行構型雙框架控制力矩陀螺作為測試平臺的執(zhí)行機構，通過鎖止外框或內框可將雙框架控制力矩陀螺作為單框架控制力矩陀螺使用，并且根據(jù)鎖止外框或內框的角度可變換多種構型，通過鎖止外框和內框可將雙框架控制力矩陀螺作為反作用飛輪使用，并且根據(jù)鎖止外框和內框的角度可變換多種構型，可以實現(xiàn)基于雙框架控制力矩陀螺、單框架控制力矩陀螺和反作用飛輪三類姿態(tài)執(zhí)行機構的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)驗證。即通過一種執(zhí)行機構的配置可完成三類執(zhí)行機構構成的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的驗證。附圖說明圖1為本專利技術的總體布局圖；圖2為本專利技術的衛(wèi)星空間干擾力矩等效機構；圖3為本專利技術的衛(wèi)星姿態(tài)測量系統(tǒng)；圖4為本專利技術的噴氣推進系統(tǒng)；圖5為本專利技術的星上綜合處理系統(tǒng)；圖6為本專利技術的DGCMG組；圖7為本專利技術系統(tǒng)間信號流圖。具體實施例方式如圖1所示，本專利技術包括:平臺系統(tǒng)、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)和空間環(huán)境模擬系統(tǒng)；平臺系統(tǒng)包括三軸氣浮臺1、星務綜合管理系統(tǒng)2、電源系統(tǒng)16和第一無線網(wǎng)橋12 ;衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)包括噴氣推進系統(tǒng)4、四個雙框架控制力矩陀螺DGCMG15、光纖陀螺13、星敏感器10、太陽敏感器8和GPS接收機5 ;所述空間環(huán)境模擬系統(tǒng)包括GPS模擬器14，金屬滑塊6、金字塔構型滑桿(7)、太陽仿真器9、星仿真器11 ;地面站系統(tǒng)包括地面仿真計算機18和第二無線網(wǎng)橋17。三軸氣浮臺I用于模擬衛(wèi)星平臺，搭載有效載荷，三軸氣浮臺I的臺體采用分艙式空心圓柱型結構，共分三個艙體，其中星務綜合管理系統(tǒng)2，電源系統(tǒng)16位于最底層艙體，第一無線網(wǎng)橋12位于最上層艙體并與星務管理系統(tǒng)2相連，電源系統(tǒng)16，為整個測試系統(tǒng)供電，星務綜合管理系統(tǒng)2接收衛(wèi)星控制系統(tǒng)中的光纖陀螺13、星敏感器10、太陽敏感器8和GPS接收機5的信息進行衛(wèi)星的姿態(tài)軌道實時仿真計算，同時星務綜合管理系統(tǒng)2通過第一無線網(wǎng)橋12、第二無線網(wǎng)橋17與地面仿真計算機18通信，并根據(jù)地面仿真計算機18的指令向DGCMG15發(fā)送命令，進行衛(wèi)星平臺的姿態(tài)控制；噴氣推進系統(tǒng)4位于中間層艙體，噴氣推進系統(tǒng)4負責初始速率阻尼和角動量卸載；四個雙框架控制力矩陀螺15作為衛(wèi)星姿態(tài)調整的執(zhí)行機構，相互間隔100°安裝在三軸氣浮臺I的最底層艙體的底部，通過鎖止內框或外框、內框和外框分別構成多種構型的單框架力矩陀螺和反作用飛輪，用于實現(xiàn)三類不同種類執(zhí)行機構的姿態(tài)控制系統(tǒng)；光纖陀螺13、星敏感器10、太陽敏感器8和GPS接收機5均位于最上層艙體，上述部件均與星務綜合管理系統(tǒng)2相連；GPS模擬器14位于最上層艙體，用于模擬太空中各個GPS衛(wèi)星的信號，太陽仿真器9和星仿真器11用于模擬太陽光和星光，通過安裝在三軸氣浮臺I頂部金子塔構型滑桿(7)上的金屬滑塊6來模擬空間干擾力矩；金屬滑塊6安裝在于最上層艙體相連的金字塔構型滑桿7上，太陽仿真器9、星仿真器11均安裝在最上層艙體上，上述部件均與星務綜合管理系統(tǒng)2相連；太陽仿真器9、星仿真器11、GPS模擬器14分別與太陽敏感器8、星敏感器10和GPS接收機5相連，采用星敏感器10和太陽敏感器8分別獲取空間環(huán)境模擬系統(tǒng)中星仿真器11和太陽仿真器9模擬的星光和太陽光并聯(lián)合光纖陀螺13來確定衛(wèi)星的姿態(tài)信息；用GPS接收機5接收空間環(huán)境模擬系統(tǒng)中GPS模擬器14模擬的GPS信號來確定衛(wèi)星的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
基于一種DGCMG（15）構型的衛(wèi)星多種姿態(tài)控制模式測試系統(tǒng)，其特征在于包括：平臺系統(tǒng)、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)和空間環(huán)境模擬系統(tǒng)；所述平臺系統(tǒng)包括三軸氣浮臺（1）、星務綜合管理系統(tǒng)（2）、電源系統(tǒng)（16）和第一無線網(wǎng)橋（12）；所述衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)包括噴氣推進系統(tǒng)（4）、四個雙框架控制力矩陀螺DGCMG（15）、光纖陀螺（13）、星敏感器（10）、太陽敏感器（8）和GPS接收機（5）；所述空間環(huán)境模擬系統(tǒng)包括GPS模擬器（14），金屬滑塊（6）、金字塔構型滑桿（7）太陽仿真器（9）、星仿真器（11）；地面站系統(tǒng)包括地面仿真計算機（18）和第二無線網(wǎng)橋（17）；所述三軸氣浮臺（1）的臺體采用分艙式空心圓柱型結構，共分三個艙體，其中星務綜合管理系統(tǒng)（2），電源系統(tǒng)（16）位于最底層艙體，第一無線網(wǎng)橋（12）位于最上層艙體并與星務綜合管理系統(tǒng)（2）相連；星務綜合管理系統(tǒng)（2）接收衛(wèi)星控制系統(tǒng)中的光纖陀螺（13）、星敏感器（10）、太陽敏感器（8）和GPS接收機（5）的信息進行衛(wèi)星的姿態(tài)軌道實時仿真計算，同時星務綜合管理系統(tǒng)（2）通過第一無線網(wǎng)橋（12）、第二無線網(wǎng)橋（17）與地面仿真計算機18通信，并根據(jù)地面仿真計算機（18）的指令向DGCMG（15）發(fā)送命令，進行衛(wèi)星平臺的姿態(tài)控制；噴氣推進系統(tǒng)（4）位于中間層艙體；四個雙框架控制力矩陀螺（15）相互間隔100°安裝在三軸氣浮臺（1）的最底層艙體的底部，通過鎖止內框或外框、內框和外框分別構成多種構型的單框架力矩陀螺和反作用飛輪，用于實現(xiàn) 三類不同種類執(zhí)行機構的姿態(tài)控制系統(tǒng)；光纖陀螺（13）、星敏感器（10）、太陽敏感器（8）和GPS接收機（5）均位于最上層艙體，上述部件均與星務綜合管理系統(tǒng)（2）相連；GPS模擬器（14）位于最上層艙體；金屬滑塊（6）安裝在于最上層艙體相連的金字塔構型滑桿（7）上，太陽仿真器（9）、星仿真器（11）均安裝在最上層艙體上，上述部件均與星務綜合管理系統(tǒng)（2）相連；太陽仿真器（9）、星仿真器（11）、GPS模擬器（14）分別與太陽敏感器（8）、星敏感器（10）和GPS接收機（5）相連。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：楊照華，余遠金，王浩，郭雷，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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