CN104477412A - 电控隔热屏在轨控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电控隔热屏，包括位置传感器、电机、丝杠、多层固定杆、导轨、驱动螺母以及信号感应装置；其中，多层固定杆的两端连接所述导轨；所述丝杠通过驱动螺母连接所述多层固定杆；所述电机驱动所述丝杠转动进而驱动所述多层固定杆沿所述导轨移动；多个所述位置传感器设置在所述导轨上；所述信号感应装置设置在所述多层固定杆的两端，用于感应位置传感器的信号。本发明利用位置传感器信号控制隔热屏的开合面积，开合面积易于控制；本发明能够通过数控计算机在地面控制电机转向和步数实现隔热屏开合工作，提高了隔热屏在轨控制的可靠性。

Description

电控隔热屏在轨控制方法

技术领域

本发明涉及电控隔热屏，具体地，涉及一种电控隔热屏在轨控制方法。

背景技术

电控隔热屏是一种新型航天器主动热控装置，一般由驱动组件(步进电机和减速器)、传动组件(螺母和丝杆等)、保护罩、多层隔热组件(隔热屏可折叠多层、环扣等)、位置传感器、结构件等部件组成。电控隔热屏可根据要求，步进电机和减速器并带动丝杆转动，丝杆通过螺母转动转化为平动，推动多层固定杆和隔热屏多层开合运动，遮挡或暴露星体散热面，从而实现航天器散热面面积的改变。

经过对现有技术的检索，发现申请号为201310066319X，发明名称为用于飞行器的电控隔热屏控制器公开了了一种用于飞行器的电控隔热屏控制器，包括中央处理模块、绕组驱动模块、遥控切换模块、遥测采样模块、系统状态遥测模块以及电源处理模块。其中，中央处理模块分别向绕组驱动模块、遥控切换模块发出控制信号，并从遥测采样模块接收采集自电控隔热屏的位置信息；遥控切换模块用来控制绕组驱动模块的通电与断电；系统状态遥测模块用于对系统当前状态进行采集；电源处理模块用来向上述模块提供电能。本发明集遥测、遥控、电机驱动多种功能于一身。在能够与星载计算机进行通信的前提下，自行采集电控隔热屏的位置信息，自行控制与切换电控隔热屏的通电及断电，并采用了简单却又可靠的电机驱动方式，具有闭环、智能等功效。但是该发明并没有给出具体的在轨控制方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电控隔热屏在轨控制方法。

根据本发明的一个方面提供的电控隔热屏，包括位置传感器、电机、丝杠、多层固定杆、导轨、驱动螺母以及信号感应装置；

其中，多层固定杆的两端连接所述导轨；所述丝杠通过驱动螺母连接所述多层固定杆；所述电机驱动所述丝杠转动进而驱动所述多层固定杆沿所述导轨移动；多个所述位置传感器设置在所述导轨上；所述信号感应装置设置在所述多层固定杆的两端，用于感应位置传感器的信号。

优选地，多层固定杆包括第一多层固定杆和第二多层固定杆，第一多层固定杆和第二多层固定杆分别连接所述丝杠的两端，所述电机正转驱动所述第一多层固定杆和所述第二多层固定杆相向运动，所述电机反转驱动所述第一多层固定杆和所述第二多层固定杆相背运动。

优选地，多个所述位置传感器均匀设置在所述导轨的两侧，设置所述导轨一侧的位置传感器与设置所述导轨另一侧的位置传感器一一对应。

优选地，所述信号感应装置采用磁钢。

优选地，还包括全关限位开关和全开限位开关，所述全关限位开关和所述全开限位开关设置在所述丝杠上，分别设置在两端的位置传感器的外侧。

优选地，还包括数管计算机和电控隔热屏控制器；

所述数管计算机用于接受和转发隔热屏控制指令；

所述电控隔热屏控制器用于接收和判断数管计算机遥控指令，控制和驱动电机，位置传感器的信号采集和处理，根据位置传感器信号选择工作模式。

根据本发明的另一个方面提供的所述电控隔热屏的在轨控制方法，如下任一种或任多种模式：

正常工作模式：多层固定杆从检测到位置传感器的位置信号的初始位置运动到任意目标位置传感器位置的模式；

模糊工作模式：多层固定杆从无位置信号的初始位置运动到最近任意位置传感器位置的模式；

位置保持模式：多层固定杆停止在任意位置的待机模式；

故障模式：多层固定杆到达极限位置时的急停模式，所述极限位置为全关限位开关和全开限位开关的安装位置。

优选地，还包括开环工作模式，开环工作模式为通过发送包含电机正转或反转以及指定步数的控制指令，驱动多层固定杆运动到指定位置的模式。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明利用位置传感器信号控制隔热屏的开合面积，开合面积易于控制；

2、本发明能够通过数控计算机在地面控制电机转向和步数实现隔热屏开合工作，提高了隔热屏在轨控制的可靠性；

3、本发明通过多种控制模式提高了隔热屏控制效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明中电控隔热屏的结构示意图；

图2是本发明中电控隔热屏工作及闭环控制原理图。

1为电机；

2为全开限位开关；

3为全关限位开关；

4为丝杠；

5为多层固定杆；

11为第一位置传感器；

12为第二位置传感器；

21为第三位置传感器；

22为第四位置传感器；

31为第五位置传感器；

32为第六位置传感器；

41为第七位置传感器；

42为第八位置传感器；

51为第九位置传感器；

52为第十位置传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本实施例中，如图1、图2所示，本发明提供的电控隔热屏，包括位置传感器、电机、丝杠、多层固定杆、导轨、驱动螺母以及信号感应装置；

其中，多层固定杆的两端连接所述导轨；所述丝杠通过驱动螺母连接所述多层固定杆；所述电机驱动所述丝杠转动进而驱动所述多层固定杆沿所述导轨移动；多个所述位置传感器设置在所述导轨上；所述信号感应装置设置在所述多层固定杆的两端，用于感应位置传感器的信号。

多层固定杆包括第一多层固定杆和第二多层固定杆，第一多层固定杆和第二多层固定杆分别连接所述丝杠的两端，所述电机正转驱动所述第一多层固定杆和所述第二多层固定杆相向运动，所述电机反转驱动所述第一多层固定杆和所述第二多层固定杆相背运动。

多个所述位置传感器均匀设置在所述导轨的外侧，设置所述导轨一侧的位置传感器与设置所述导轨另一侧的位置传感器一一对应。所述信号感应装置采用磁钢。本发明提供的电控隔热屏还包括全关限位开关和全开限位开关，所述全关限位开关和所述全开限位开关设置在所述丝杠上，分别设置在两端的位置传感器的两侧。本发明提供的电控隔热屏还包括数管计算机和电控隔热屏控制器；所述数管计算机用于接受和转发隔热屏控制指令；所述电控隔热屏控制器用于接收和判断数管计算机遥控指令，控制和驱动电机，位置传感器的信号采集和处理，根据位置传感器信号，选择工作模式。

本发明提供的电控隔热屏的在轨控制方法，如下任一种或任多种闭环控制模式：

正常工作模式：多层固定杆从检测到位置传感器的位置信号的初始位置运动到任意目标传感器位置的模式；

模糊工作模式：多层固定杆从无位置信号的初始位置运动到最近任意位置传感器位置的模式；

位置保持模式：多层固定杆停止在任意位置的待机模式；

故障模式：多层固定杆到达极限位置时的急停模式。

还包括开环工作模式，开环工作模式为通过发送包含电机正转或反转以及指定步数的控制指令，驱动多层固定杆运动到指定位置的模式。

具体为，工作模式：当控制器和隔热屏机构上电后，控制器能够检测到位置传感器的任意位置信号，则可采取该工作模式。通过发送包含目标位置的控制指令，控制器计算驱动步进电机正转或反转一定步数，驱动机构向目标位置运动直至检测到目标位置传感器停止或转动到指定步数停止(传感器到位优先)。该工作模式是在轨正常状态下使用的模式。

模糊工作模式：当控制器和隔热屏机构上电后，控制器检测不到位置传感器的任意位置信号，则可采取该工作模式。通过发送电机正转或反转的控制指令，驱动机构向前或向后运动，直至检测到位置传感器(含全开或全关限位开关)停止。此后隔热屏可按正常模式继续工作。该工作模式是一种在轨非正常状态下使用的模式，作用是当隔热屏初始位置传感器故障或当隔热屏机构卡滞停止在中间位置时，用以恢复正常模式。

保持模式：该模式是控制器和隔热屏机构上电后，隔热屏停止在任意位置传感器位置的待机模式。该模式是用以检测控制器和隔热屏的加电状态正确性，以便此后进行闭环正常或模糊工作模式。

故障模式：隔热屏在运动过程中，当第一位置传感器、第二位置传感器(全开)或第九位置传感器、第十位置传感器(全关)位置传感器发生故障，导致多层固定杆5运动超出正常范围，到达全开或全关极限位置时，控制器检测到全开或全关限位开关信号的急停模式。该模式是一种在轨非正常状态下使用的模式，是用以保护隔热屏机构和结构不受损伤，此后可按模糊模式进行工作并恢复正常模式。该模式在轨正常一般不会使用。

开环工作模式：该模式是控制器和隔热屏机构上电后，通过发送包含电机正转或反转以及指定步数(共分8档)的控制指令，驱动机构运动到指定位置(1～5位置或中间位置)。在该模式下位置传感器及限位开关信号只用于地面监测，不能用以隔热屏驱动控制。该模式在轨正常工作时一般不会使用，但可以在机构功能正常情况下避免多个位置传感器同时发生故障而导致隔热屏不能工作的一类故障。

为提高隔热屏在轨控制可靠性，采取了以下措施：

1、开环工作模式为闭环工作模式的补充；

2、闭环正常工作模式下，检测到目标位置传感器停止或转动到指定步数停止互为备份；

3、全开和全关限位开关作为极限位置的备份。当触发全开限位开关，电机只能正转，单向运动关闭隔热屏；当触发全关限位开关，电机只能反转，单向运动打开隔热屏，防止隔热屏机构和机构损伤；

4、同一位置两侧均安装热备份位置传感器(同时加电工作)，只要检查到其中一个传感器信号即可判断到位；

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所使用的设备包括：数管计算机、电控隔热屏控制器、电控隔热屏位置传感器。

其中数管计算机是航天器中心控制计算机，接受和转发地面发送所有隔热屏控制指令。

电控隔热屏控制器是隔热屏驱动控制的机器，功能有：给隔热屏电机和传感器供电；接收和判断数管计算机遥控指令；隔热屏电机、传感器以及自身遥测信号采集和处理；判读传感器信号，选择工作模式；隔热屏电机驱动和控制。

电控隔热屏上共设计有1～5个正常位置，每个位置均有2个磁感应传感器，分别安装在导轨上下两侧。隔热屏多层固定杆上下两端分别安装2个磁钢。当磁钢处于位置传感器附近产生磁感应信号。控制器一旦检查到2个磁感应传感器任意一个信号时即判断隔热屏到位。隔热屏上电后，若检测到初始位置信号时，可按正常模式进行控制工作。当正常模式下检测到目标位置信号时，机构断电停止运动；当模糊模式下检测到最近一个位置信号时，机构断电停止运动。

电控隔热屏上还设计有全关限位开关和全开限位开关，安装在丝杠上，距离第一位置传感器和第九位置传感器以外约2mm。当第一位置传感器、第二位置传感器、第九位置传感器和第十位置传感器均发生故障，多层固定杆运行到全关限位开关或全开限位开关位置，驱动螺母与全关限位开关或全开限位开关接触时产生信号。当模糊模式或故障模式下控制器一旦检查到全关限位开关或全开限位开关的信号时即使隔热屏断电。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种电控隔热屏，其特征在于，包括位置传感器、电机、丝杠、多层固定杆、导轨、驱动螺母以及信号感应装置；

其中，多层固定杆的两端连接所述导轨；所述丝杠通过驱动螺母连接所述多层固定杆；所述电机驱动所述丝杠转动进而驱动所述多层固定杆沿所述导轨移动；多个所述位置传感器设置在所述导轨上；所述信号感应装置设置在所述多层固定杆的两端，用于感应位置传感器的信号。

2.根据权利要求1所述的电控隔热屏，其特征在于，多层固定杆包括第一多层固定杆和第二多层固定杆，第一多层固定杆和第二多层固定杆分别连接所述丝杠的两端，所述电机正转驱动所述第一多层固定杆和所述第二多层固定杆相向运动，所述电机反转驱动所述第一多层固定杆和所述第二多层固定杆相背运动。

3.根据权利要求1或2所述的电控隔热屏，其特征在于，多个所述位置传感器均匀设置在所述导轨的两侧，设置所述导轨一侧的位置传感器与设置所述导轨另一侧的位置传感器一一对应。

4.根据权利要求1所述的电控隔热屏，其特征在于，所述信号感应装置采用磁钢。

5.根据权利要求3所述的电控隔热屏，其特征在于，还包括全关限位开关和全开限位开关，所述全关限位开关和所述全开限位开关设置在所述丝杠上，分别设置在两端的位置传感器的外侧。

6.根据权利要求5所述的电控隔热屏，其特征在于，还包括数管计算机和电控隔热屏控制器；

所述数管计算机用于接受和转发隔热屏控制指令；

所述电控隔热屏控制器用于接收和判断数管计算机遥控指令，控制和驱动电机，位置传感器的信号采集和处理，根据位置传感器信号选择工作模式。

7.一种权利要求1至6任一项所述电控隔热屏的在轨控制方法，其特征在于，如下任一种或任多种模式：

正常工作模式：多层固定杆从检测到位置传感器的位置信号的初始位置运动到任意目标位置传感器位置的模式；

模糊工作模式：多层固定杆从无位置信号的初始位置运动到最近任意位置传感器位置的模式；

位置保持模式：多层固定杆停止在任意位置的待机模式；

故障模式：多层固定杆到达极限位置时的急停模式，所述极限位置为全关限位开关和全开限位开关的安装位置。

8.根据权利要求7所述的在轨控制方法，其特征在于，还包括开环工作模式，开环工作模式为通过发送包含电机正转或反转以及指定步数的控制指令，驱动多层固定杆运动到指定位置的模式。