[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮控制力矩陀螺监控系统，尤其涉及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。

背景技术

磁悬浮控制力矩陀螺采用磁悬浮的轴承支承方式，相对于机械滚珠轴承支承的机械控制力矩陀螺避免了机械轴承本身由于摩擦带来的磨损，因此具有长寿命、低振动、高转速等优点，是大型航天器和空间站上重要的姿态控制执行机构，具有广阔的应用前景。

磁悬浮控制力矩陀螺在地面的研发测试阶段，需要对其在火箭发射和在轨运行两种状态下各种指标进行测试，以评估磁悬浮控制力矩陀螺的性能，现有的磁悬浮控制力矩陀螺采用分散控制，磁轴承装置、高速电机装置、框架伺服装置和锁紧解锁装置各有独立的控制与通讯系统，通过电脑来单独控制和检测各个系统的工作状态，无法对磁悬浮控制力矩陀螺整体性能进行检测、控制和评估，磁悬浮控制力矩陀螺在真实使用时也是作为一个整体与星载计算机进行通讯，因此现有的这种分散通讯和控制的方式无法模拟磁悬浮控制力矩陀螺的真实工况。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出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，该监控系统可以模拟磁悬浮控制力矩陀螺在火箭发射阶段和在轨运行阶段的工作状态，并对磁悬浮控制力矩陀螺装置进行集成化监测、分析和控制。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

(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处于火箭发射状态或在轨运行状态；

(2)根据上述(1)所述的监控系统，其特征在于，

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；

(3)根据上述(2)所述的监控系统，其特征在于，所述DSP+FPGA数控单元302主要由磁轴承位置环控制器、磁轴承电流环控制器、高速电机速率环控制器、高速电机电流环控制器、框架角位置环控制器、框架角速度环控制器、框架电流环控制器、锁紧解锁控制器组成；

(4)根据上述(2)所述的监控系统，其特征在于，