本發明涉及航天飛行器結構,具體為一種衛星非接觸磁浮機構電流補償控制方法。
背景技術:
傳統衛星的大型太陽帆板等撓性附件對衛星本體的耦合力矩是影響衛星載荷姿態指向精度和穩定度的一個重要因素,而衛星上的飛輪、陀螺、驅動機構等活動部件誘發的低頻微振動,是降低姿態指向精度和穩定度的另一要因。未來高性能航天器對衛星姿態指向精度和姿態穩定度的要求必將越來越高,大撓性結構和活動部件振動引起的干擾和顫振問題已經成為制約衛星姿態控制精度的主要因素。
目前,針對衛星撓性附件抖動和活動部件振動主要有被動隔振、主動隔振和主被動混合隔振等三種抑制手段。被動隔振系統結構簡單,穩定可靠,且不消耗能源,也不需要測量和驅動裝置,在衛星工程上廣泛應用,但其僅對高頻振動有效,隔振性能有限;主動隔振系統理論上有更好的性能,但其需要額外增加測量和驅動裝置,系統設計復雜,可靠性差,在衛星上尚無廣泛應用;主被動隔振是綜合主動和被動隔振優勢的一種改良方法,不能從實質上解決主動隔振的應用難題。由于傳統衛星采用載荷艙與平臺艙固連、載荷艙從動平臺艙的設計方法,因此不論是主動隔振、被動隔振還是混合型隔振手段,均存在局限性。
技術實現要素:
針對現有技術中的缺陷,本發明的目的是提供一種可有效解決載荷指向精度與穩定度難以大幅提升問題的衛星非接觸磁浮機構電流補償控制方法。
為解決上述技術問題,本發明提供的一種衛星非接觸磁浮機構電流補償控制方法,包括如下步驟:步驟1,將非接觸磁浮機構的永磁體之間的空間進行細分選取采樣點,并對采樣點進行空間坐標定義;步驟2,對采樣點處的磁場強度進行測量并記錄;步驟3,對各個采樣點磁場強度信息進行處理,得到不同坐標點位置電流的需補償系數;步驟4,在進行輸出力控制時,實時測得線圈中心點所處位置;步驟5,在進行輸出力控制時,電流輸出量根據線圈中心點所處位置和補償系數進行補償。
優選地,步驟1中,將非接觸磁浮機構永磁體之間的空間進行細分選取采樣點,并對采樣點進行空間坐標定義;采樣點的數量為100個,將每個采樣點的位置分別定義為oxyz;其中x、y、z分別為正整數。
優選地,步驟2中,將非接觸磁浮機構進行固定,高精度高斯計固定于可控高精度導軌上,通過控制導軌移動,讀取高斯計系數,從而測得不同采樣點處的磁場強度值,并記錄測得的磁場強度值。
優選地,步驟3中,對100個采樣點測得的磁場強度值取平均值,再依次將每個采樣點的磁場強度值比上磁場強度值的平均值得,比值的倒數即為每個采樣點的電流補償系數。
優選地,步驟4中,通過三個正交的電渦流傳感器可以測得線圈的空間位置信息,并確定線圈中心點所處位置。
優選地,步驟5中,根據實時測得的線圈中心點所處位置,調用數據庫中補償系數,在電流輸出量中進行補償。
與現有技術相比,本發明有以下創新設計:
1)以空間上動靜隔離,控制上主從協同的全新思想和方法,采用完全位姿解耦控制思想,利用高精度、高帶寬衛星非接觸磁浮機構電流補償控制方法,實現衛星姿態指向精度優于5×10-4度、姿態穩定度優于5×10-6度/秒的超高精度,徹底解決“雙超”技術瓶頸,實現了載荷姿態的完全可測可控。
2)通過磁浮機構非接觸連接,實現動靜隔離,直接隔斷平臺艙活動和撓性部件向載荷艙的微振動傳遞,有效保障載荷的超精超穩工作狀態,從而達到全頻帶隔振的效果,極大降低了對控制系統產品的帶寬需求。
3)兩艙空間隔離,有效避免了平臺熱變形對載荷指向的影響。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明,但不以任何形式限制本發明。應當指出的是,對本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
本發明衛星非接觸磁浮機構電流補償控制方法,具體實施步驟如下:
將非接觸磁浮機構永磁體之間空間進行細分選取采樣點,并對采樣點進行空間坐標定義。采樣點選擇100個為優,分別定義為oxyz,其中x、y、z分別為正整數,對100個空間采樣點坐標定義。
采用高精度高斯計對采樣點處的磁場強度進行測量,并記錄。將非接觸磁浮機構進行固定,高精度高斯計固定于可控高精度導軌上,通過控制導軌移動,讀取高斯計系數,從而測得不同采樣點處的磁場強度值;
對各個采樣點磁場強度信息進行處理,得到不同坐標點位置電流需補償系數。對100個點的磁場強度取平均值,再依次將每個點的磁場強度值比上磁場強度平均,該比值的倒數即為每個點的電流補償系數。
將記錄的坐標信息與電流需補償量系數信息存入數據庫中。
在進行輸出力控制時,利用電渦流傳感器實時測得線圈中心點所處位置。電渦流傳感器傳感頭與永磁鐵固定架固定,感應面與線圈固定架固定。電渦流測得的距離量即為線圈的位置。通過三個正交的電渦流傳感器可以測得空間位置信息。
在進行輸出力控制時,電流輸出量根據線圈中心點所處位置和補償系數進行補償。根據實時測得的線圈中心點所處位置,調用數據庫中補償系數,在電流輸出量中進行補償。
本發明提出的衛星非接觸磁浮機構電流補償控制方法電流補償控制方法可以用于載荷艙的載荷艙的姿態控制回路以及平臺艙的相對位置控制回路中,補償磁浮機構磁場誤差引起的磁浮機構輸出力精度,進而保證超高姿態指向精度、超高姿態穩定度的實現。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是,本發明并不局限于上述特定實施方式,本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改,這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下,
本技術:
的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。