[发明专利]一种宇航用陀螺仪启停方法

说明书

本发明属于陀螺仪技术领域，具体为一种宇航用高启停裕度、低工作功耗陀螺仪启停方法，克服现有陀螺仪启动方法存在的工作力矩裕度小、工作功耗高、抗干扰能力差、启停方式效率低等问题，本发明在陀螺仪启动时，采用高压启动，在工作时，采用低压运行、过激激磁方式，具有启动力矩裕度大、工作功耗小、抗干扰能力强的特点，避免了陀螺仪中动压陀螺电机在启停工作过程中存在力矩裕度不足的环节，理论上可以使动压陀螺电机的跑合寿命接近无限长。

技术领域

本发明属于陀螺仪技术领域，具体为一种陀螺仪启停方法，尤其为一种宇航用高启停裕度、低工作功耗陀螺仪启停方法。

背景技术

陀螺仪启停寿命和功耗决定着飞行器的工作寿命和工作效率，在空间站、卫星、运载飞船等领域有着广泛的应用。

由于尺寸及重量的限制，陀螺仪中动压陀螺电机通常采用磁滞类型动压陀螺电机，能够实现动压陀螺电机转子的启动，不需要增加额外的启动电路或装置。但是磁滞类型动压陀螺电机的工作效率低，启动力矩小，加上动压陀螺电机的轴承摩擦以及转子的风阻摩擦，会造成陀螺仪的启动力矩裕度不足，功耗高，严重影响飞行器工作寿命和工作效率。

柱型动压轴承动压陀螺电机的转子、定子依靠柱型动压轴承支承，轴承的工作间隙仅有1μm～3μm，在动压陀螺电机定子接通供电后，动压陀螺电机定子提供旋转磁场，磁化磁滞材料，产生转子旋转磁场，带动转子转动，此时动压陀螺电机的轴承产生滑动摩擦，当旋转磁场的电磁拉力越大，则动压陀螺电机的启动可靠性越高；当转子转速达到一定程度时，轴承转子与定子在泵入气压的作用下产生分离，直到转子转速与定子磁场旋转速度达到同步，此时，动压陀螺电机的功耗主要受制于电磁效率、轴承的动态摩擦力矩和转子的风阻摩擦力矩，一旦动压陀螺电机受到外界作用力，其工作力矩裕度就决定了动压陀螺电机转子的抗干扰能力。

可以看出，现有陀螺仪启动方法依然存在一定的问题，如恒压启动方式存在启停力矩裕度小，启停工作方式效率低问题；变频启动方式存在工作功耗大，工作过程转子抗干扰能力差等问题。因此，提高启停及工作过程中的力矩裕度，降低工作功耗是宇航用陀螺仪长寿命、高效率的关键。

发明内容

本发明针对现有技术中，陀螺仪启动方法存在的工作力矩裕度小、工作功耗高、抗干扰能力差、启停方式效率低等问题，提出了一种宇航用高启停裕度、工作力矩裕度大、低工作功耗、抗干扰能力好的陀螺仪启停方法。

本发明的技术方案是：

一种宇航用高启停裕度、低工作功耗陀螺仪启停方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、确定相关参数；

上述相关参数包括动压陀螺电机的启动母线高压电压幅值U₁、高压工作时间t_s、动压陀螺电机的工作母线低压电压幅值U、动压陀螺电机工作时的过激脉冲宽度h及过激脉冲间隔时间t；

步骤2、动压陀螺电机启停；

步骤2.1、开启供电开关，定子的母线施加幅值为U₁的交流电压；

步骤2.2、经过高压工作时间t_s之后，定子的母线施加幅值为U的交流电压；

步骤2.3、经过过激脉冲间隔时间t后，定子的母线施加幅值为U₁、宽度为h的过激脉冲；步骤2.4、经设定个数的过激脉冲之后，动压陀螺电机定子激磁电流降到最低，动压陀螺电机低功耗运行，返回步骤2.3，直至接收停止指令，执行步骤2.5；

步骤2.5、关闭供电开关，完成一次陀螺仪启停工作。

进一步地，步骤1中基于下述方法确定高压工作时间t_s：

基于动压陀螺电机的转子浮起时间t_f确定高压工作时间t_s：