【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空天设备，涉及一种基于动量轮组的探空火箭轴向姿态稳定控制装置。
技术介绍
1、探空火箭是一种携带实验载荷的飞行器，依靠自身动力装置达到预设的高度或飞行路线。某些高精度实验载荷对火箭的性能有严苛要求，特别是轴向自旋角速度和角加速度等关键指标。
2、常规探空火箭装置在箭体轴向姿态稳定方面多采用舵面控制方式、rcs(反作用控制系统)、矢量推力控制等方式。
3、对于采用舵面控制方式的探空火箭装置，通过转动舵面来实现轴向姿态的控制，但这种控制方式存在机械结构复杂、响应速度较慢、受气动力影响大等问题。
4、对于采用rcs姿态控制系统的探空火箭，通过向目标方向喷射相反气流实现对轴向姿态控制
5、对于采用矢量推力控制的探空火箭装置，通过调整喷口方向来改变推力矢量，用以实现导弹的飞行轴向姿态控制，但这种控制方式也存在明显缺点。当导弹处于失去推力或推力不足的状态时，推力矢量控制就无法发挥作用，也就无法对导弹进行有效的方向控制，同时采用这种方式会有较大能量损耗，调整效果微弱。
6、此外，上述轴向姿态控制方式多有对燃料存储的需求，从而会极大增加系统质量与复杂度，也极易受外界干扰，导致姿态控制的不稳定性，降低探空火箭总体性能，使可靠性下降。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于动量轮组的探空火箭轴向姿态稳定控制装置。专利技术轴向姿态稳定主动控制装置，通过九轴姿态传感器与气压计融合计算，将反馈输出作用于动量控制轮
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于动量轮组的探空火箭轴向姿态稳定控制装置，包括：
4、九轴姿态传感器，用于采集探空火箭的姿态信息；
5、高精气压计，用于采集探空火箭的高度信息；
6、一阶伺服动量轮，包括具有磁场导向控制(field-oriented control，foc)矢量控制技术的伺服电机，在其输出轴上具有第一双膜片联轴器，一端与电机出轴锁紧，另一端则连接有一较大半径及质量的动量轮；
7、二阶伺服动量轮，包括具有foc矢量控制技术的伺服电机，在其输出轴上具有第二双膜片联轴器，一端与电机出轴锁紧，另一端则连接有一较小半径及质量的动量轮；
8、核心控制器，包括处理器系统，并集成有通讯、输入输出和充放电管理的功能，所述九轴姿态传感器、高精气压计和核心控制器集成在一起，并以铝盒为封装，通过航空插线与动量轮组相连接。
9、本专利技术的有益效果在于：本专利技术具有快速响应、低能耗、轻量化、姿态控制高精度和高稳定性等显著优点。通过九轴姿态传感器和高精度气压计的数据融合计算，结合pid算法对动量轮组进行精准调控，实现了飞行器姿态的快速调整和精确控制。该系统采用电动动量轮组，不需要压力罐和燃料存储，显著减轻了系统重量并提高了效率。模块化设计使装置结构紧凑且布局合理，增强了系统的可靠性和耐用性。动量轮组的低荷重特性减小了对飞行器的负担，同时集成的lora无线模块实现了姿态数据的远程监控，确保飞行过程中姿态控制的安全性和稳定性。该装置特别适用于高精度姿态控制需求的探空火箭和空天飞行器。
10、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.一种基于动量轮组的探空火箭轴向姿态稳定控制装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的探空火箭轴向姿态稳定控制装置，其特征在于：所述一阶伺服动量轮和二阶伺服动量轮的动量轮体与外转子在装置工作时，进行实时加减速调节，以产生动量守恒力矩和陀螺效应，以实现对箭体预设轴向转动速度的控制。
3.根据权利要求1所述的探空火箭轴向姿态稳定控制装置，其特征在于：所述核心控制器采用实时PID控制算法对动量轮进行调控，通过比例、积分和微分的协同工作，针对飞行过程中产生的姿态偏差做出响应，调节一阶和二阶动量轮的旋转速度，进而调整飞行器的角动量，使其姿态回到预设轨迹；
4.根据权利要求1所述的探空火箭轴向姿态稳定控制装置，其特征在于：所述装置配备有LoRa无线通信模块，在飞行过程中，将飞行器的姿态参数、气压数据以及控制系统的运行状态实时传输到地面监控站，便于操作人员对火箭的飞行状态进行全程监控和分析；
5.根据权利要求1所述的探空火箭轴向姿态稳定控制装置，其特征在于：所述装置采用上下对称、质心同轴的设计，姿态稳定性更强，以简化力学分析和控制算法及
...【技术特征摘要】
1.一种基于动量轮组的探空火箭轴向姿态稳定控制装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的探空火箭轴向姿态稳定控制装置，其特征在于：所述一阶伺服动量轮和二阶伺服动量轮的动量轮体与外转子在装置工作时，进行实时加减速调节，以产生动量守恒力矩和陀螺效应，以实现对箭体预设轴向转动速度的控制。
3.根据权利要求1所述的探空火箭轴向姿态稳定控制装置，其特征在于：所述核心控制器采用实时pid控制算法对动量轮进行调控，通过比例、积分和微分的协同工作，针对飞行过程中产生的姿态偏差做出响应，调...
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