[发明专利]航天器姿态控制半物理仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天器控制半物理仿真系统。

背景技术

航天器控制系统半物理仿真是研制航天器过程中特有的一种仿真方法，它利用气浮转台作为运动模拟器并结合部分实物搭建半物理仿真环境，进行控制系统方案和算法的仿真验证。气浮转台通过压缩空气在气浮轴承与轴承座之间形成气膜使台面浮于空中，从而实现气浮转台台面与台体之间近似无摩擦的相对转动，以模拟航天器在外层空间所受干扰力矩很小的力学环境。在地面上可以利用气浮转台台面的转动模拟刚体航天器的姿态运动。

目前国内外针对航天器姿态控制半物理仿真系统进行研究的机构很多，这些研究主要是基于哈尔滨工业大学的具体项目需求开展的，着重于系统硬件、软件或者接口的设计，往往没有考虑系统的通用性和系统性。

发明内容

本发明是为了解决现有的航天器姿态控制半物理仿真系统的通用性较差以及系统性较差的问题，从而提出航天器姿态控制半物理仿真系统。

航天器姿态控制半物理仿真系统，它包括航天器气浮转台台上执行装置，所述航天器气浮转台台上执行装置包括星载计算机、光纤陀螺、星敏感器模拟器、喷气模拟器、反作用飞轮和磁力矩器，喷气模拟器的信号输入或输出端与星载计算机的一号信号输出或输入端连接，反作用飞轮的信号输入或输出端与星载计算机的二号信号输出或输入端连接，磁力矩器的信号输入或输出端与星载计算机的三号信号输出或输入端连接；它还包括实时仿真机、台上无线通信模块、地面无线通信模块、数据存储模块、飞行模拟显示模块和动画及曲线显示模块，实时仿真机、台上无线通信模块均固定在航天器气浮转台的台面上；实时仿真机的仿真信号输入或输出端与星载计算机的仿真信号输出或输入端连接；光纤陀螺的信号输出端与实时仿真机的陀螺信号输入端连接，星敏感器模拟器的信号输出或输入端与实时仿真机的信号输入或输出端连接；台上无线通信模块的无线信号输入或输出端与实时仿真机的无线信号输入或输出端连接；地面无线通信模块的信号输出端与数据存储模块的信号输入端连接，所述数据存储模块的一号数据信号输出端与飞行模拟显示模块的数据信号输入端连接；数据存储模块的二号数据信号输出端与动画及曲线显示模块的数据信号输入端连接。

本发明的具有较强通用性和较强系统性，并且本发明的可操作性、展示性均较强，并且本发明可以简便应用到现有基于气浮转台的各类航天器半物理仿真系统中，避免系统的重复设计。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是具体实施方式三的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，航天器姿态控制半物理仿真系统，它包括航天器气浮转台台上执行装置，所述航天器气浮转台台上执行装置包括星载计算机2、光纤陀螺3、星敏感器模拟器4、喷气模拟器5、反作用飞轮6和磁力矩器7，喷气模拟器5的信号输入或输出端与星载计算机2的一号信号输出或输入端连接，反作用飞轮6的信号输入或输出端与星载计算机2的二号信号输出或输入端连接，磁力矩器7的信号输入或输出端与星载计算机2的三号信号输出或输入端连接；它还包括实时仿真机1、台上无线通信模块8、地面无线通信模块9、数据存储模块10、飞行模拟显示模块11和动画及曲线显示模块12，实时仿真机1、台上无线通信模块8均固定在航天器气浮转台的台面上；实时仿真机1的仿真信号输入或输出端与星载计算机2的仿真信号输出或输入端连接；光纤陀螺3的信号输出端与实时仿真机1的陀螺信号输入端连接，星敏感器模拟器4的信号输出或输入端与实时仿真机1的信号输入或输出端连接；台上无线通信模块8的无线信号输入或输出端与实时仿真机1的无线信号输入或输出端连接；地面无线通信模块9的信号输出端与数据存储模块10的信号输入端连接，所述数据存储模块10的一号数据信号输出端与飞行模拟显示模块11的数据信号输入端连接；数据存储模块10的二号数据信号输出端与动画及曲线显示模块12的数据信号输入端连接。

工作原理：星敏感器模拟器4测量航天器姿态信息输出给实时仿真机1；实时仿真机1接收星敏感器模拟器4的测量信息，计算航天器姿态输出给星载计算机2，同时将姿态轨道数据信息发送至地面上的数据存储模块10；星载计算机2接收实时仿真机1的姿态信息和指令后，实时计算控制指令输出给航天器执行装置；航天器执行装置接收控制指令产生对应的控制力矩驱动气浮转台的转动。地面数据存储模块10接收实时仿真机1中的姿态轨道数据信息进行实时存储，并输出给动画及曲线显示模块12和飞行模拟显示模块11，实现对航天器全系统直观显示。

本实施方式中各部件的功能：