用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统和验证方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，该系统包含：模拟太阳能电池阵，其通过调节模拟太阳能电池阵与卫星中心体安装的不同角度，模拟太阳能电池阵的对卫星中心体的不同耦合干扰作用；挠性特性测量与辨识子系统，其电路连接模拟太阳能电池阵，测量模拟太阳能电池阵的挠性振动变形信息。本发明专利技术设计全新的挠性振动物理试验模型；在挠性振动物理仿真试验模型的基础上，加入高精度零重力模拟系统、位姿随动系统、干扰激励模拟子系统，确保与卫星的外太空工作环境相吻合；加入试验性能评估子系统和监控子系统，对于挠性振动结果进行评估，对卫星控制系统控制精度进行仿真试验评估。

Ground physical simulation verification system and verification method for flexible satellite flexible vibration evaluation

The invention discloses a method for ground simulation evaluation of vibration of flexible satellite flexible verification system, the system includes: the simulation of solar array, through the different angle adjustment simulation of solar array and satellite centrosome installation, simulation of different coupling interference of solar array of satellite centrosome; flexible measurement and identification system. The circuit simulation of solar cell array, the flexible vibration deformation measurement simulation information solar array. The design model of the flexible vibration test based on new physics; flexible vibration simulation test model, with high precision zero gravity simulation system, position servo system, disturbance excitation simulation subsystem, to ensure consistent with satellite in outer space environment; subsystem and monitoring subsystem with test performance evaluation and for the flexible vibration results are evaluated on the control accuracy of satellite control system simulation.

【技术实现步骤摘要】
用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统和验证方法
本专利技术涉及挠性卫星控制精度仿真评估研究领域，具体涉及一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统和验证方法。
技术介绍
由于卫星在外太空运行或者进行机动的时候，机动速度快，机动轨迹不够平滑，导致太阳能电池阵列出现挠性振动，对卫星的姿态运动和轨道运动造成影响，导致卫星不能实现正常机动，无法达到期望姿态与位置，这对挠性卫星的挠性振动分针提出了更高的要求。对于这一要求，传统的挠性振动分析不能提出完整的量化方案，无法进一步对挠性卫星的精确控制进行评估，对卫星挠性振动所导致的后果无法实现地面实时模拟。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统和验证方法，解决挠性卫星空间运动或机动过程中太阳能电池阵列出现挠性振动的量化的问题，提高控制系统精度。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，其特点是，该系统包含：模拟太阳能电池阵，其通过调节模拟太阳能电池阵与卫星中心体安装的不同角度，模拟太阳能电池阵的对卫星中心体的不同耦合干扰作用；挠性特性测量与辨识子系统，其电路连接模拟太阳能电池阵，测量模拟太阳能电池阵的挠性振动变形信息。上述系统还包含：干扰激励模拟子系统，其模拟并输出模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体的耦合干扰力矩；高精度零重力模拟系统和位姿随动子系统，其通过悬吊的方式为模拟太阳能电池阵提供零重力环境；三轴气浮平台，其输入端电路连接模拟太阳能电池阵、干扰激励模拟子系统、高精度零重力模拟系统和位姿随动子系统，整合分析得到零重力情况下模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体所产生的干扰力矩。上述系统还包含：试验评估子系统，其输入端电路连接三轴气浮平台，接收零重力情况下模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体所产生的干扰力矩，对模拟太阳能电池阵的振动测量信息和三轴气浮平台的三轴姿态角及三轴姿态角速度信息进行滤波分析，并与期望的模拟太阳能电池阵振动信息和三轴气浮平台的三轴姿态角与三轴姿态角速度信息进行对比，从而对挠性振动抑制方法和姿态控制方法的效果进行评估。上述系统还包含：监控子系统，其通信连接三轴气浮平台，检测三轴气浮平台的实时三轴姿态角和三轴姿态角速度信息，并与期望的姿态角和姿态角速度指令对比，测定卫星姿态控制系统的姿态控制精度。上述监控子系统的还通信连接并检测模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统的工作状态，根据工作状态分别对模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统进行实时调节、或暂停工作、或停止工作。上述系统还包含监控子系统，监控子系统输入端通信连接三轴气浮平台、模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统，输出端通信连接试验评估子系统，将三轴气浮平台、模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统的工作状态输出至试验评估子系统，对模拟太阳能电池阵的振动测量信息和三轴气浮平台的三轴姿态角及三轴姿态角速度信息进行滤波分析，并与期望的模拟太阳能电池阵振动信息和三轴气浮平台的三轴姿态角与三轴姿态角速度信息进行对比，从而对挠性振动抑制方法和姿态控制方法的效果进行评估。一种上述用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统的验证方法，其特点是，该验证方法包含：模拟太阳能电池阵设定角度；挠性特性测量与辨识子系统测量模拟太阳能电池阵的挠性振动变形信息。上述验证方法还包含：干扰激励模拟子系统模拟并输出模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体的耦合干扰力矩；高精度零重力模拟系统和位姿随动子系统通过悬吊的方式为模拟太阳能电池阵提供零重力环境；三轴气浮平台整合分析从干扰激励模拟子系统、模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统和位姿随动子系统接收的零重力情况下模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体所产生的干扰力矩。上述验证方法还包含：试验评估子系统接收三轴气浮平台输出的零重力情况下模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体所产生的干扰力矩，以及三轴气浮平台、模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统的工作状态，对模拟太阳能电池阵的振动测量信息和三轴气浮平台的三轴姿态角及三轴姿态角速度信息进行滤波分析，并与期望的模拟太阳能电池阵振动信息和三轴气浮平台的三轴姿态角与三轴姿态角速度信息进行对比，从而对挠性振动抑制方法和姿态控制方法的效果进行评估。。上述验证方法还包含：监控子系统监控模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统的工作状态，根据工作状态分别对模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统进行实时调节、或暂停工作、或停止工作，检测三轴气浮平台的实时三轴姿态角和三轴姿态角速度信息，并与期望的姿态角和姿态角速度指令对比，测定卫星姿态控制系统的姿态控制精度。本专利技术用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统和验证方法和现有技术相比，其优点在于，本专利技术首先根据挠性卫星出现挠性振动的原因，设计全新的挠性振动物理试验模型；其次在挠性振动物理仿真试验模型的基础上，加入高精度零重力模拟系统、位姿随动系统、干扰激励模拟子系统，确保与卫星的外太空工作环境相吻合，试验结果更加具有说服力；最后，加入试验性能评估子系统和监控子系统，对于挠性振动结果进行评估，对卫星控制系统控制精度进行仿真试验评估。附图说明图1为本专利技术用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统实施例一的系统框图；图2为本专利技术用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统实施例二的系统框图；图3为本专利技术地面物理仿真验证系统所适用的振动试验框架结构示意图；图4为本专利技术试验评估子系统的系统框图；图5为高精度姿态控制系统性能验证与分析系统的试验方法示意图。具体实施方式以下结合附图，进一步说明本专利技术的具体实施例。如图1所示，本专利技术公开了一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统的实施例一，该系统包含：模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统120、位姿随动子系统130、干扰激励模拟子系统140、挠性特性测量与辨识子系统150、试验评估子系统160和三轴气浮平台180。模拟太阳能电池阵110通过调节模拟太阳能电池阵与卫星中心体安装的不同角度，模拟太阳能电池阵的对卫星中心体的不同耦合干扰作用，从而为姿态控制系统提供多个验证系统特性。挠性特性测量与辨识子系统150电路连接模拟太阳能电池阵110，用于测量模拟太阳能电池阵110的挠性振动变形信息，对模拟太阳能电池阵110的力学特性，包含固有频率、模态阻尼，进行分析，为后续的挠性振动特性辨识系统提供数据输入。干扰激励模拟子系统140输出端连接三轴气浮平台180，用于根据模拟太阳能电池阵110的安装角度以及挠性弯曲情况，模拟并输出模拟太阳能电池阵110的挠性振动对卫星中心体的耦合干扰力矩。高精度零重力模拟系统120和位姿随动子系统130通过悬吊的方式为模拟太阳能电池阵110提供零重力环境。高精度零重力模拟系统120和位姿随动子系统130组成如图3中的试验框架，包含龙门架313、气浮轴系310、气浮轴承311、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，其特征在于，该系统包含：模拟太阳能电池阵，其通过调节模拟太阳能电池阵与卫星中心体安装的不同角度，模拟太阳能电池阵的对卫星中心体的不同耦合干扰作用；挠性特性测量与辨识子系统，其电路连接模拟太阳能电池阵，测量模拟太阳能电池阵的挠性振动变形信息。

【技术特征摘要】
1.一种用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，其特征在于，该系统包含：模拟太阳能电池阵，其通过调节模拟太阳能电池阵与卫星中心体安装的不同角度，模拟太阳能电池阵的对卫星中心体的不同耦合干扰作用；挠性特性测量与辨识子系统，其电路连接模拟太阳能电池阵，测量模拟太阳能电池阵的挠性振动变形信息。2.如权利要求1所述的用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，其特征在于，该系统还包含：干扰激励模拟子系统，其模拟并输出模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体的耦合干扰力矩；高精度零重力模拟系统和位姿随动子系统，其通过悬吊的方式为模拟太阳能电池阵提供零重力环境；三轴气浮平台，其输入端电路连接模拟太阳能电池阵、干扰激励模拟子系统、高精度零重力模拟系统和位姿随动子系统，整合分析得到零重力情况下模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体所产生的干扰力矩。3.如权利要求2所述的用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，其特征在于，该系统还包含：试验评估子系统，其输入端电路连接三轴气浮平台，接收零重力情况下模拟太阳能电池阵的挠性振动对卫星中心体所产生的干扰力矩，对模拟太阳能电池阵的振动测量信息和三轴气浮平台的三轴姿态角及三轴姿态角速度信息进行滤波分析，并与期望的模拟太阳能电池阵振动信息和三轴气浮平台的三轴姿态角与三轴姿态角速度信息进行对比，从而对挠性振动抑制方法和姿态控制方法的效果进行评估。4.如权利要求2所述的用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，其特征在于，该系统还包含：监控子系统，其通信连接三轴气浮平台，检测三轴气浮平台的实时三轴姿态角和三轴姿态角速度信息，并与期望的姿态角和姿态角速度指令对比，测定卫星姿态控制系统的姿态控制精度。5.如权利要求4所述的用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，其特征在于，所述监控子系统的还通信连接并检测模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统的工作状态，根据工作状态分别对模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和干扰激励模拟子系统进行实时调节、或暂停工作、或停止工作。6.如权利要求3所述的用于挠性卫星挠性振动评估的地面物理仿真验证系统，其特征在于，该系统还包含监控子系统，监控子系统输入端通信连接三轴气浮平台、模拟太阳能电池阵、高精度零重力模拟系统、位姿随动子系统和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘付成，朱东方，宋婷，孙俊，阳光，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31