液体回路阀门控制卫星姿态的装置及方法，涉及控制卫星姿态的装置及方法。它解决了现有飞轮式动量交换控制卫星姿态的装置中由于轴承磨损严重、散热和润滑差导致控制卫星姿态的效果差的问题。其装置：在卫星本体的三轴方向各安装一组卫星姿态控制单元。其方法：通过回路控制阀或正、反向控制阀对流入正向回路和反向回路的流量进行控制，实现对卫星姿态的控制。本发明专利技术适用于对卫星姿态的控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种控制卫星姿态的装置与方法。
技术介绍
目前，用 于卫星主动姿态控制的执行机构根据工作原理可分为质量排出式、动量交换式以及环境场式等。其中，动量交换式是利用卫星内部的动量发生装置与卫星本体之间的角动量交换来实现姿态控制，具有无工质消耗、无污染以及对卫星质心运动不产生干扰等优点，以飞轮为典型代表的动量交换式姿态控制执行机构在微小卫星上得到广泛应用，但是飞轮高速自转以及工作寿命对陀螺支承要求很高。滚珠轴承是最常见的一种支承方式，但是由于滚珠与轴承架之间存在摩擦，特别是真空环境下无法进行良好的散热和润滑，使得滚珠轴承乃至整星的工作寿命很受影响。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有飞轮式动量交换控制卫星姿态的装置中由于轴承磨损严重、 散热和润滑差导致控制卫星姿态的效果差的问题，从而提供一种液体回路阀门控制卫星姿态的装置与方法。液体回路阀门控制卫星姿态的装置，它包括三组卫星姿态控制单元，三组卫星姿态控制单元的中轴线分别与三维直角坐标系OXYZ中的OX轴、OY轴和OZ轴平行，所述三维直角坐标系OXYZ的原点是卫星本体的质心；三组卫星姿态控制单元的结构完全相同，每组卫星姿态控制单元均包括正向回路、反向回路、回路控制阀、电机和流体泵；正向回路和反向回路沿其所在卫星姿态控制单元的中轴线对称布置；电机的输出轴与流体泵的输入轴连接，所述电机用于带动流体泵工作；流体泵设置在正向回路和反向回路的共同进液口处，用于驱动正向回路、反向回路内的工质液体流流动；每组卫星姿态控制单元中的正向回路的进液口和反向回路的进液口同时通过回路控制阀与卫星本体上的储液器的一个出液口连通；所述回路控制阀设置在该出液口处， 用于控制进入正向回路或反向回路的液体工质流的流量；每组卫星姿态控制单元中的正向回路的出液口和反向回路的出液口同时与卫星本体上的储液器的一个进液口连通。基于上述装置的液体回路阀门控制卫星姿态的方法，它的方法是采用电机驱动流体泵，使卫星本体上的储液器与每组卫星姿态控制单元形成工质液体流回路；采用位于OX轴上的卫星姿态控制单元中的回路控制阀控制流入正向回路或反向回路中的工质液体流的流量，产生沿OX轴方向的控制力矩，实现卫星姿态在OX轴方向的控制；采用位于OY轴上的卫星姿态控制单元中的回路控制阀控制流入正向回路或反向回路中的工质液体流的流量，产生沿OY轴方向的控制力矩，实现卫星姿态在OY轴方向的控制； 采用位于OZ轴上的卫星姿态控制单元中的回路控制阀控制流入正向回路或反向回路中的工质液体流的流量，产生沿OZ轴方向的控制力矩，实现卫星姿态在OZ轴方向的控制； 从而实现卫星姿态的三轴控制。液体工质流为具有流动性的物质。液体回路阀门控制卫星姿态的装置，它包括三组卫星姿态控制单元，三组卫星姿态控制单元的中轴线分别与三维直角坐标系OXYZ中的OX轴、OY轴和OZ轴平行，所述三维直角坐标系OXYZ的原点是卫星本体的质心；三组卫星姿态控制单元的结构完全相同，每组卫星姿态控制单元均包括正向回路、反向回路、正向回路控制阀、反向回路控制阀、电机和流体泵；正向回路和反向回路沿其所在卫星姿态控制单元的中轴线对称布置；正向控制阀设置在正向回路的进液口处，用于控制进入正向回路的液体工质流的流量；反向控制阀设置在反向回路的进液口处，用于控制进入反向回路的液体工质流的流量；电机的输出轴与流体泵的输入轴连接，所述电机用于带动流体泵工作；流体泵设置在正向回路和反向回路的共同进液口处，用于驱动正向回路和反向回路内的工质液体流流动；每组卫星姿态控制单元中的正向回路的进液口和反向回路的进液口分别与卫星本体上的储液器的一个出液口连通；每组卫星姿态控制单元中的正向回路的出液口和反向回路的出液口分别与卫星本体上的储液器的一个进液口连通。基于上述装置的液体回路阀门控制卫星姿态的方法，它的方法是采用电机驱动流体泵，使卫星本体上的储液器与每组卫星姿态控制单元形成工质液体流回路；采用位于OX轴上的卫星姿态控制单元中的正向回路控制阀和反向回路控制阀单独或者共同作用，控制流入正向回路和反向回路中的工质液体流的流量，产生沿OX轴方向的控制力矩，实现卫星姿态在OX轴方向的控制；采用位于OY轴上的卫星姿态控制单元中的正向回路控制阀和反向回路控制阀单独或者共同作用，控制流入正向回路和反向回路中的工质液体流的流量，产生沿OY轴方向的控制力矩，实现卫星姿态在OY轴方向的控制；采用位于OZ轴上的卫星姿态控制单元中的正向回路控制阀和反向回路控制阀单独或者共同作用，控制流入正向回路中和反向回路中的工质液体流的流量，产生沿OZ轴方向的控制力矩，实现卫星姿态在OZ轴方向的控制；从而实现卫星姿态的三轴控制。有益效果本专利技术的液体回路阀门控制系统的管路沿卫星外围安装，具有较大的旋转半径，本专利技术利用流体本身灵活性的特点可以依靠很小的阀门电压实现正、反向回路液体流量的分配，在功耗、重量和体积效率和灵活性方面均具有优势。并且由于液体工质本身就对旋转部件(泵)有润滑和散热作用，能够减小磨损，且不受太空辐射影响，卫星姿态控制效果好。附图说明图1是本专利技术具体实施方式一的结构示意图；图2是本专利技术方法的原理示意图； 图3是本专利技术具体实施方式六的结构示意图。具体实施 方式具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，液体回路阀门控制卫星姿态的装置，它包括三组卫星姿态控制单元，三组卫星姿态控制单元的中轴线分别与三维直角坐标系OXYZ中的OX轴、OY轴和OZ轴平行，所述三维直角坐标系OXYZ的原点是卫星本体的质心；三组卫星姿态控制单元的结构完全相同，每组卫星姿态控制单元均包括正向回路1、 反向回路2、回路控制阀3、电机5和流体泵6 ；正向回路1和反向回路2沿其所在卫星姿态控制单元的中轴线对称布置；电机5的输出轴与流体泵6的输入轴连接，所述电机5用于带动流体泵6工作；流体泵6设置在正向回路1和反向回路2的共同进液口处，用于驱动正向回路1、反向回路2内的工质液体流流动；每组卫星姿态控制单元中的正向回路1的进液口和反向回路2的进液口同时通过回路控制阀3与卫星本体上的储液器的一个出液口连通；所述回路控制阀3设置在该出液口处，用于控制进入正向回路1或反向回路2的液体工质流的流量；每组卫星姿态控制单元中的正向回路1的出液口和反向回路2的出液口同时与卫星本体上的储液器的一个进液口连通。工作原理驱动总的液体工质流进入正向回路1、反向回路2中循环流动，将产生沿回路轴心线的角动量，通过控制回路控制阀3的运动调节正、反向回路的入口开度，从而使进入两个回路的流量发生变化，产生相应的控制力矩，实现卫星的姿态控制。以下通过产生力矩的仿真对本专利技术的工作原理进行说明(1)计算相关表达式液体回路的角动量可表示为Hl = J1 Ω rJ2 Ω 2= (V1-V2) J/r= j/r= (2 n-l)VJ/r= (2xv/D-l)VJ/r其中J1J2分别为正、反向回路的液体转动惯量，通常令J1 = J2 = J ； Ω ρ Ω2分别为正、反向回路液体工质绕回路轴线的转动角速度；Vp V2分别为正、反向回路液体流速；r 为回路的回转半径；n为阀门开度；ν为液体工质的标称流速；XV为正回路阀芯位移，有Xv =D η，且正、反向回路阀芯位移之和为阀口长度D。从而可以得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．液体回路阀门控制卫星姿态的装置，其特征是：它包括三组卫星姿态控制单元，三组卫星姿态控制单元的中轴线分别与三维直角坐标系ＯＸＹＺ中的ＯＸ轴、ＯＹ轴和ＯＺ轴平行，所述三维直角坐标系ＯＸＹＺ的原点是卫星本体的质心；三组卫星姿态控制单元的结构完全相同，每组卫星姿态控制单元均包括正向回路（１）、反向回路（２）、回路控制阀（３）、电机（５）和流体泵（６）；正向回路（１）和反向回路（２）沿其所在卫星姿态控制单元的中轴线对称布置；电机（５）的输出轴与流体泵（６）的输入轴连接，所述电机（５）用于带动流体泵（６）工作；流体泵（６）设置在正向回路（１）和反向回路（２）的共同进液口处，用于驱动正向回路（１）、反向回路（２）内的工质液体流流动；每组卫星姿态控制单元中的正向回路（１）的进液口和反向回路（２）的进液口同时通过回路控制阀（个进液口连通。３）与卫星本体上的储液器的一个出液口连通；所述回路控制阀（３）设置在该出液口处，用于控制进入正向回路（１）或反向回路（２）的液体工质流的流量；每组卫星姿态控制单元中的正向回路（１）的出液口和反向回路（２）的出液口同时与卫星本体上的储液器的一
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：耿云海，单晓微，陈雪芹，张世杰，曹喜滨，孙兆伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93
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