[发明专利]双超卫星磁浮作动器极性测试方法、系统及装置

说明书

本发明提供了一种双超卫星磁浮作动器极性测试装置，包括平台舱模拟件、载荷舱气浮台、磁浮作动器和电流发生器，磁浮作动器包括磁钢组件和线圈组件；其中，平台舱模拟件固定在水平面内，载荷舱气浮台与磁钢组件固定连接，线圈组件和平台舱模拟件固定连接，通过电流发生器提供控制电流；载荷舱气浮台包括载荷舱模拟件和气浮系统。本发明还提供了一种双超卫星磁浮作动器极性测试方法和系统，通过载荷舱气浮台在气浮平面内沿X和Y向的平动运动方向直接得到，能够直观、快速地确定磁浮作动器输出力的极性。

技术领域

本发明涉及卫星复合控制技术，具体地，涉及一种双超卫星磁浮作动器极性测试方法、系统及装置。

背景技术

双超卫星平台通过舱间的非接触式磁浮作动器来实现载荷舱和平台舱的动静隔离和超高指向精度及超高稳定度控制。磁浮作动器作为双超卫星平台的关键执行机构，由磁钢组件和线圈组件两部分组成。其中，磁钢组件上安装有永磁体，线圈组件垂直于永磁体磁场的两组线圈组成。则当两组线圈中分别有电流流过时，将分别在线圈和磁钢组件上产生垂直于电流和磁场方向的二维力，多组磁浮作动器组合即可实现载荷舱平动控制。同时，考虑力臂的存在，磁浮作动器也能够产生沿三个坐标轴方向的转动力矩，实现载荷舱姿态的控制。

根据安培定则，磁浮作动器输出力的方向垂直于磁浮作动器中磁场的方向以及电流的流向，其输出力的极性不能单独根据电流流向和永磁体的安装来保证；而磁浮作动器的磁钢的NS极由安装确定，电流流向受连接电缆接点定义、控制器输出电流方向、线圈组件的缠绕方向等因素的影响，但当磁浮作动器完成组装后，其内部磁场方向和电流流向为不可测项。另外，考虑磁浮作动器作为精密控制设备，其输出力幅值较小，当把磁浮作动器放置在桌面上时，其输出力很难克服摩擦力使其产生运动。当把磁浮作动器安装在卫星上时，由于两舱之间存在固定装置，无法通过相对运动来测量磁浮作动器输出力的极性。

经过检索，专利文献CN109178344A公开了一种新型磁浮作动器组合布局及高可靠冗余设计方法，对8台磁浮作动器组合进行布局设计，明确每台磁浮作动器的安装要求；建立指令控制力和力矩伪逆分配算法，实现三轴平动控制力和三轴转动控制力矩的解耦输出，满足双超卫星平台载荷舱姿态和两舱相对质心位置的解耦控制需求；通过对力和力矩分配矩阵秩的分析，得到磁浮作动器组合的冗余度，进而计算得到组合的可靠度。该现有技术虽然实现了磁浮作动器组合的可靠冗余设计，但是未涉及输出力极性测试方法，无法通过相对运动来测量磁浮作动器输出力的极性。

专利文献CN100335877C公开了一种控制力矩陀螺用力矩测试气浮转台，主要由空气静压轴承、主轴编码器、工作台和力矩器组成，其中，主轴编码器用于测量转台的角位置，工作台用于安装被测对象，力矩器安装在空气静压轴承的下端，用于驱动主轴轴系。滑环轴系采用滚动球轴承，主要由力矩电机和滑环轴编码器组成，其中，力矩电机用于驱动滑环轴，使其跟随主轴运动，以消除滑环的摩擦力矩，滑环轴编码器装在主轴轴系和滑环轴系之间，用于测量主轴和滑环轴之间的角位置差。空气静压轴承的压力可以通过压力调节器进行调节。该现有技术通过气浮台的转动方向和角速度大小可以准确测量控制力矩陀螺或飞轮的输出力矩的极性和大小。但是该现有技术需要利用气浮台的转动方向和角速度大小进行输出力极性的测试，比较繁琐。

还有张伟等在文献《动静隔离、主从协同控制双超卫星平台设计》(上海航天，2014,31(5)：7-11)中陈述了采用八台单向非接触磁浮作动器实现卫星载荷高精度控制的原理及磁浮作动器的安装和配置形式，但未涉及磁浮作动器输出力极性测试方法。

因此，亟需研发设计一种能够直观、快速地确定磁浮作动器输出力的极性的测试方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双超卫星磁浮作动器极性测试方法、系统及装置，磁浮作动器输出力的极性能够通过载荷舱气浮台在气浮平面内沿X和Y向的平动运动方向直接得到，能够直观、快速地确定磁浮作动器输出力的极性。