有效
一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台
陈珅艳、何家琦、李伟鹏、乔建忠、包泽宇、郭雷
北京航空航天大学
陈
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何
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李
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郭
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摘要
本发明公开了一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其中,航天器接口基板与航天器外表面固连;前馈加速度计设置位置包括航天器接口基板板面上表面的对称轴;轴向被动磁轴承的下端面连接航天器接口基板上端面,上端面连接U型架的下端面;径向被动磁轴承的两端分别连接U型架的两个耳片,同时连接载荷平台下方的两个耳片;方位角磁悬浮控制力矩陀螺、俯仰角磁悬浮控制力矩陀螺设置位置包括载荷平台上表面的对称轴;深空激光通信终端设置于载荷平台上表面的中心;反馈加速度计设置位置包括载荷平台上表面的角点。本发明具有指向精度高、抗扰性强、转动行程大、动力学解耦的特点。
1.一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其特征在于,包括:航天器接口基板(1)、前馈加速度计(2)、轴向被动磁轴承(3)、U型架(4)、径向被动磁轴承(5)、载荷平台(10)、方位角磁悬浮控制力矩陀螺(6)、俯仰角磁悬浮控制力矩陀螺(7)、反馈加速度计(9)、深空激光通信终端(8),其中,所述航天器接口基板(1)与航天器外表面固连;所述前馈加速度计(2)连接航天器接口基板(1)板面上表面;所述轴向被动磁轴承(3)的下端面连接航天器接口基板(1)上端面,上端面连接U型架(4)的下端面;所述径向被动磁轴承(5)的两端分别连接U型架(4)的两个耳片,同时连接载荷平台(10)下方的两个耳片;所述方位角磁悬浮控制力矩陀螺(6)、俯仰角磁悬浮控制力矩陀螺(7)设置位置包括载荷平台(10)上表面的对称轴;所述深空激光通信终端(8)设置于载荷平台(10)上表面的中心;所述反馈加速度计(9)设置位置包括载荷平台(10)上表面的角点;所述方位角磁悬浮控制力矩陀螺(6)安装位置包括所述载荷平台(10)上表面的左右对称轴,陀螺主轴方向包括左右对称轴方向,控制力矩方向为上下对称轴方向;所述俯仰角磁悬浮控制力矩陀螺(7)安装位置包括所述载荷平台(10)上表面的前后对称轴,陀螺主轴方向包括前后对称轴方向,控制力矩方向为左右对称轴方向;所述前馈加速度计(2)安装位置包括所述航天器接口基板(1)板面上表面的前后对称轴和左右对称轴,所述反馈加速度计(9)安装位置包括所述载荷平台(10)上表面相对于所述俯仰角磁悬浮控制力矩陀螺(7)反方向的两个角点;所述前馈加速度计(2)、反馈加速度计(9)包括三向加速度计;所述方位角磁悬浮控制力矩陀螺(6)、俯仰角磁悬浮控制力矩陀螺(7)从所述前馈加速度计(2)接收所述航天器接口基板(1)上的振动前馈信号,从所述反馈加速度计(9)接收所述载荷平台(10)上的振动反馈信号,从所述深空激光通信终端(8)接收上行激光信标的指向信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其特征在于,所述轴向被动磁轴承(3)包括第一轴向定子永磁体组(305)、第二轴向定子永磁体组(303)、轴向转子永磁体组(304),其中,第一轴向定子永磁体组(305)位于轴向被动磁轴承(3)的下层;轴向转子永磁体组(304)位于轴向被动磁轴承(3)的中层,磁极排布与第一轴向定子永磁体组(305)相反;第二轴向定子永磁体组(303)位于轴向被动磁轴承(3)的上层,磁极排布与第一轴向定子永磁体组(305)相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其特征在于,所述轴向被动磁轴承(3)还包括轴向定子(302)、轴向转子(301),轴向定子(302)下端面通过安装孔连接航天器接口基板(1)的立柱上端面,轴向转子(301)上端面通过安装孔连接U型架(4)的下端面。
4.根据权利要求2所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其特征在于,所述第一轴向定子永磁体组(305)、所述第二轴向定子永磁体组(303)、所述轴向转子永磁体组(304)均包括至少两个环形永磁体。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其特征在于,所述径向被动磁轴承(5)包括径向定子(501)、径向转子(504)、第一径向定子永磁体组(506)、第二径向定子永磁体组(510)、第一径向转子永磁体组(505)、第二径向转子永磁体组(509),其中,第一径向定子永磁体组(506)位于径向定子(501)的左端,第一径向转子永磁体组(505)位于径向转子(504)的左端,磁极排布与第一径向定子永磁体组(506)相反;第二径向定子永磁体组(510)位于径向定子(501)的右端,磁极排布与第一径向定子永磁体组(506)对称;第二径向转子永磁体组(509)位于径向转子(504)的右端,磁极排布与第二径向定子永磁体组(510)相反。
6.根据权利要求5所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其特征在于,所述第一径向定子永磁体组(506)、所述第二径向定子永磁体组(510)、所述第一径向转子永磁体组(505)、所述第二径向转子永磁体组(509)均包括并列的至少两个环形永磁体。
7.根据权利要求5所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其特征在于,所述第一径向转子永磁体组(505)位于所述第一径向定子永磁体组(506)的内部,所述第二径向转子永磁体组(509)位于所述第二径向定子永磁体组(510)的内部。
8.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其特征在于,所述方位角磁悬浮控制力矩陀螺(6)、俯仰角磁悬浮控制力矩陀螺(7)均采用单框架磁悬浮控制力矩陀螺。
9.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,其特征在于,所述深空激光通信终端(8)光轴方向为所述载荷平台(10)的前后对称轴方向,所述深空激光通信终端(8)包括卡塞格林望远镜式终端。
10.一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台控制方法,应用于权利要求1-9任一项所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台,包括如下步骤:深空激光通信终端(8)捕获并跟踪上行激光信标,将上行激光信标的指向信号作为期望指向,输入指向控制器中生成指向控制信号;前馈加速度计(2)采集所述航天器接口基板(1)的振动信号,输入前馈振动控制器中,生成前馈振动控制信号;所述反馈加速度计(9)采集所述载荷平台(10)的振动信号,输入反馈振动控制器中,生成反馈振动控制信号;所述方位角磁悬浮控制力矩陀螺(6)、俯仰角磁悬浮控制力矩陀螺(7)汇总指向控制信号、前馈振动控制信号、反馈振动控制信号并生成总控制信号,根据总控制信号输出控制力矩,控制所述载荷平台(10)达到期望指向。
11.一种电子设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器;存储器,用于存储一个或多个程序;其中,当一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现权利要求10所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台控制方法。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有可执行指令,该指令被处理器执行时能够使处理器实现权利要求10所述的一种基于磁悬浮控制的深空激光通信终端高精稳跟瞄平台控制方法。



