[发明专利]针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识系统及方法

权利要求书

1.一种针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识系统，其特征在于，包括：脉冲激励模块、信号采集模块、卫星在轨振动监测与模态识别模块、数据传输模块、数据处理模块；

-所述脉冲激励模块，用于对卫星太阳电池阵进行脉冲激励；

-所述信号采集模块，包括若干传感器，所述若干传感器被设置在卫星太阳电池阵上构成测点，用于采集卫星太阳电池阵上各个测点所在位置的脉冲响应信号；

-所述数据传输模块，用于将各个测点的脉冲响应信号传送到地面；

-所述卫星在轨振动监测与模态识别模块，用于接收和监测各个测点的脉冲响应信号，并采集卫星在轨稳态运行过程中，太阳电池阵受脉冲激励所产生的加速度响应信号，并利用加速度响应信号构造Hankel矩阵来进行模态辨识；

-所述数据处理模块，用于根据各个测点的脉冲响应信号构造特征系统状态方程，并通过构造Hankel矩阵获取太阳电池阵在轨模态参数；

其中，所述脉冲激励模块利用卫星姿轨控的推力器点火对太阳电池阵造成脉冲激励。

2.根据权利要求1所述的针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识系统，其特征在于，所述信号采集模块还包括：数据采集卡、传输线，所述数据采集卡能够将压电信号转变为数字信号，所述传输线为抗干扰屏蔽传输线。

3.一种针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在卫星发射升空之前，在太阳电池阵上布置若干传感器，所述若干传感器构成测点；

步骤2：在卫星稳态控制过程中，通过使姿态控制用和轨道控制用的推力器点火的方法对太阳电池阵进行脉冲激振；

步骤3：由数传通道发送指令，打开数据采集器，采集太阳电池阵上各个测点位置的振动响应，该振动响应信号为加速度信号；

步骤4：振动响应信号经数传通道传送到地面，作为卫星在轨振动监测与模态辨识系统的输入；

步骤5：根据特征系统实现算法，即ERA法，由各个测点的脉冲响应信号构造Hankel矩阵；

步骤6：对Hankel矩阵进行奇异值分解，获取矩阵的特征值，从而获取太阳电池阵在轨模态参数。

4.根据权利要求3所述的针对卫星太阳电池阵的在轨模态辨识方法，其特征在于，所述步骤5中提到的特征系统实现算法，具体如下：

假设给定系统的输入-输出特性为传递函数G(s)，寻找系统的状态空间描述矩阵(A,B,C)，使得该矩阵满足：

C(sI-A)^-1B＝G(s)，

其中，I表示单位矩阵，

则称矩阵(A,B,C)为系统G(s)的一个特征系统实现；

当T为与系统矩阵A同阶非奇异方阵时，(T^-1AT,T^-1B,CT)同样是系统的一个实现，在系统的各种实现中，系统矩阵A阶次最低的实现称之为最小实现，也称之为特征系统实现。