CN106527114A - 一种微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路设计方法，包括通信电路和电源电路双冗余备份，主控制电路冗余备份，所述主控制电路包括主控制器A和主控制器B，所述通信电路由双路CAN总线连接，双路CAN总线的驱动接口分别连接主控制器A和主控制器B，所述主控制器A和主控制器B同时连接磁力矩器控制器和飞轮控制器；所述电源电路将双路12V母线接入一路电源，输入电路增加保护电路，使用12V电源分别接入磁力矩器电路和飞轮驱动电路，然后经过DC/DC电源转化电路进入磁力矩器和飞轮控制电路。本发明解决传统设计中，电路复杂、控制繁琐，测试需要大量协调，实现磁力矩器和飞轮控制集成，满足航天小型化、高可靠、测试快捷要求。

Description

一种微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统
技术领域
本发明涉及姿控部件电路设计方法，尤其涉及一种微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统。
背景技术
高功能密度是未来微小卫星发展趋势之一，而微小卫星姿态控制部件小型化、模块化及集成化重要实现方向，与以往的小卫星姿态控制部件磁力矩器和飞轮控制驱动电路不同，传统电路设计单独、繁琐，磁力矩器和飞轮具有相互独立控制电路，星载机需要单独控制，增加电路设计等，本发明集成磁力矩器和飞轮电路控制，采用CAN总线通信接口，具有高实时性、高传输速率和高可靠性的特点，同时具有RS422通信接口，电路冗余设计，提高了可靠性。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，解决传统设计中电路复杂、控制繁琐，测试需要大量协调，实现磁力矩器和飞轮控制集成，满足航天小型化、高可靠、测试快捷要求。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为提供一种微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，包括通信电路和电源电路双冗余备份，主控制电路冗余备份，所述主控制电路包括主控制器A和主控制器B，所述通信电路由双路CAN总线连接，双路CAN总线的驱动接口分别连接主控制器A和主控制器B，所述主控制器A和主控制器B同时连接磁力矩器控制器和飞轮控制器；所述电源电路将双路12V母线接入一路电源，输入电路增加保护电路，使用12V电源分别接入磁力矩器电路和飞轮驱动电路，然后经过DC/DC电源转化电路进入磁力矩器和飞轮控制电路。
作为本发明的进一步改进，所述保护电路包括保险丝和浪涌抑制电路。将输入保护电路和输入浪涌抑制电路增加电路设计中，保护整体电路正常工作，安全性得到提高。
作为本发明的进一步改进，所述主控制器接收上级指令解析判别转发给磁力矩控制器和飞轮控制器，并反馈当前状态信息。
作为本发明的进一步改进，所述磁力矩器控制器连接三个方向磁棒控制，所述飞轮控制器包括三个方向（X、Y、Z）的飞轮控制器，每个方向的飞轮控制器独立控制各自的飞轮。主控制器可同时任意控制三个飞轮和三个磁力矩器。
作为本发明的进一步改进，所述磁力矩控制器和所述飞轮控制器的控制状态信息统一由CAN协议或者RS422完成数据通信。
作为本发明的进一步改进，所述主控制器、所述磁力矩器控制器和所述飞轮控制器集成在控制电路上。
作为本发明的进一步改进，该控制电路系统的输入输出信息即遥测量都是数字量。
作为本发明的进一步改进，所述CAN总线兼容CAN2.0B协议，同时支持11位和29位识别码，位速率可达1Mbits/s，具有PeliCAN模式扩展功能，具有扩展的接收缓冲区，可编程的CAN输出驱动器配置。
作为本发明的进一步改进，所述通信电路的接口具有CAN和RS422两种通信协议接口，满足不同总线控制。
本发明的有益效果是：第一、实现微小卫星姿态控制部件的电路小型化、模块化、规范化及其高度集成化；第二、本发明将飞轮和磁力矩控制电路集成设计，主控电路和驱动双路冗余备份，采用CAN和RS422标准数据接口，+12V标准常用电源接口；第三、CAN通信兼容AN2.0B协议；第四，主控制器可同时任意控制三个飞轮和三个磁力矩器，在实际应用中，可实现在飞轮角动量饱和时自主卸载，无须经过传统星载机控制，实效性强；第五，将输入保护电路和输入浪涌抑制电路增加电路设计中，保护整体电路正常工作，安全性得到提高，第六、通过本发明为卫星姿控部件微小型和高性能提供有效的解决方案。
附图说明
图1是本发明的系统结构图；
图2是本发明的通信电路RS422接口的电路图；
图3是本发明的通信电路CAN总线的电路图；
图4是本发明的电源电路（输入保护和浪涌抑制）电路图；
图5是本发明的3.3V到1.1V电源转换电路图；
图6是本发明的电源转换电路图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1至图6所示， 本发明微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，包括通信电路和电源电路双冗余备份，主控制电路冗余备份，所述主控制电路包括主控制器A和主控制器B，所述通信电路由双路CAN总线连接，双路CAN总线的驱动接口分别连接主控制器A和主控制器B，所述主控制器A和主控制器B同时连接磁力矩器控制器和飞轮控制器；所述电源电路将双路12V母线接入一路电源，输入电路增加保护电路，使用12V电源分别接入磁力矩器电路和飞轮驱动电路，然后经过DC/DC电源转化电路进入磁力矩器和飞轮控制电路。由输入保险丝和功率电阻组成，其作用是：当二次电源单机内部出现短路时，将保险丝烧断，避免给一次母线造成危害而影响整个卫星的正常工作。 图1中LD01代表5V转3.3V电源转换电路,LD02代表5V转3.3 V电源转换电路,LD03代表5V转2.5V电源转换电路,LD04代表5V转1.2V电源转换电路。
所述保护电路包括保险丝和浪涌抑制电路，防止在开机加电瞬间由于滤波电容的充电，而产生瞬时充电浪涌电流。
所述主控制器接收上级指令解析判别转发给磁力矩控制器和飞轮控制器，并反馈当前状态信息。
所述磁力矩器控制器连接三个方向X、Y、Z的磁棒控制，所述飞轮控制器包括三个方向的飞轮控制器，每个方向的飞轮控制器独立控制各自的飞轮。所述磁力矩控制器和所述飞轮控制器的控制状态信息统一由CAN协议或者RS422完成数据通信。
主控制器冗余备份集成设计，将磁力矩器和飞轮控制在控制电路上集成，实现一体化和独立控制。
该控制电路系统的输入输出信息即遥测量都是数字量。
所述CAN总线兼容CAN2.0B协议，同时支持11位和29位识别码，位速率可达1Mbits/s，具有PeliCAN模式扩展功能，具有扩展的接收缓冲区，可编程的CAN输出驱动器配置。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，其特征在于：包括通信电路和电源电路双冗余备份，主控制电路冗余备份，所述主控制电路包括主控制器A和主控制器B，所述通信电路由双路CAN总线连接，双路CAN总线的驱动接口分别连接主控制器A和主控制器B，所述主控制器A和主控制器B同时连接磁力矩器控制器和飞轮控制器；所述电源电路将双路12V母线接入一路电源，输入电路增加保护电路，使用12V电源分别接入磁力矩器电路和飞轮驱动电路，然后经过DC/DC电源转化电路进入磁力矩器和飞轮控制电路。
2. 根据权利要求1所述的微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，其特征在于：所述保护电路包括保险丝和浪涌抑制电路。
3.根据权利要求1所述的微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，其特征在于：所述主控制器接收上级指令解析判别转发给磁力矩控制器和飞轮控制器，并反馈当前状态信息。
4.根据权利要求1所述的微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，其特征在于：所述磁力矩器控制器连接三个方向磁棒控制，所述飞轮控制器包括三个方向的飞轮控制器，每个方向的飞轮控制器独立控制各自的飞轮。
5.根据权利要求1所述的微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，其特征在于：所述磁力矩控制器和所述飞轮控制器的控制状态信息统一由CAN协议或者RS422完成数据通信。
6.根据权利要求1所述的微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，其特征在于：所述主控制器、所述磁力矩器控制器和所述飞轮控制器集成在控制电路上。
7.根据权利要求1所述的微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，其特征在于：该控制电路系统的输入输出信息即遥测量都是数字量。
8.根据权利要求1所述的微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，其特征在于：所述CAN总线兼容CAN2.0B协议，同时支持11位和29位识别码，位速率可达1Mbits/s，具有PeliCAN模式扩展功能，具有扩展的接收缓冲区，可编程的CAN输出驱动器配置。
9.根据权利要求1所述的微小型一体化飞轮与磁力矩器控制电路系统，其特征在于：所述通信电路的接口具有CAN和RS422两种通信协议接口。
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