CN110850845A - 一种空间站太阳翼模拟负载测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间站太阳翼模拟负载测试系统，包括驱动锁定模块，输入端与驱动控制器的第一输出端连接，第一输出端与驱动控制器的第一输入端连接，对驱动锁定控制功能测试，并反馈回驱动控制器；切换锁定模块，输入端与驱动控制器的第二输出端连接，第一输出端与驱动控制器的第二输入端连接，对切换锁定控制功能测试，并反馈回驱动控制器；显示模块，分别与驱动锁定模块的第二输出端和切换锁定模块的第二输出端连接，监测第一测试结果和第二测试结果。此发明解决了空间站太阳翼模拟负载测试技术困难和单流程测试的问题，将驱动锁定控制和切换锁定控制两大流程测试结合起来，实现了空间站太阳翼地面模拟负载测试的简易操作，提高了测试效率。

Description

一种空间站太阳翼模拟负载测试系统

技术领域

本发明涉及空间站技术领域，具体涉及一种空间站太阳翼模拟负载测试系统。

背景技术

空间站是我国具有完全自主知识产权的大型空间科学领域型号项目。以往航天器或者卫星太阳翼相对较小，转动方向只有围绕太阳翼中心轴的单自由度，其控制难度和复杂度相对简单，且单自由度小型太阳翼控制技术较为成熟，地面验证较为简单。

但对于空间站实验舱太阳翼，不仅具有大尺寸、大惯量、大挠性等特点，还具有一个突出特点是可以围绕实验舱舱体中心轴转动，且可以分别实现驱动锁定控制和切换锁定控制这两大控制流程模式。此两大控制流程模式在实际飞行应用之前，必须经过地面充分的测试验证。但目前已有的模拟负载测试技术大多仅为单流程模式的测试，且不同于空间站太阳翼控制，因此无法用于空间站太阳翼控制流程模式测试验证。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间站太阳翼模拟负载测试系统。此系统解决空间站太阳翼地面模拟负载测试技术困难，且只能单流程测试的问题，将驱动锁定控制和切换锁定控制两大流程测试结合起来，实现空间站太阳翼地面模拟负载测试的简易操作，提高测试效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种空间站太阳翼模拟负载测试系统，该系统包括：

驱动锁定模块，输入端与驱动控制器的第一输出端连接，第一输出端与驱动控制器的第一输入端连接，对空间站太阳翼驱动锁定控制功能进行测试，并将第一测试结果反馈回驱动控制器；

切换锁定模块，输入端与驱动控制器的第二输出端连接，第一输出端与驱动控制器的第二输入端连接，对空间站太阳翼切换锁定控制功能进行测试，并将第二测试结果反馈回驱动控制器；

显示模块，分别与驱动锁定模块的第二输出端和切换锁定模块的第二输出端连接，实时监测驱动锁定模块的第一测试结果和切换锁定模块的第二测试结果。

最优选的，驱动锁定模块还包括：

永磁同步电机，第一输入端与驱动控制器的第一输出端连接，模拟太阳翼驱动锁定控制流程中的电机，并测量永磁同步电机的第一角度信息；

扭矩传感器，输入端与永磁同步电机的输出端连接，测量驱动锁定控制流程中的第一力矩信息；

磁粉制动器，输入端与扭矩传感器的输出端连接，第一输出端与永磁同步电机的第二输入端连接，根据第一力矩信息为永磁同步电机加载；

减速器，输入端与磁粉制动器的第二输出端连接，将永磁同步电机的第一速度信息等比例减慢调节，获得减速后的第二速度信息；

末端旋转变压器，输入端与减速器的输出端连接，输出端与驱动控制器的第一输入端连接，测量第二速度信息和永磁同步电机的第一角度信息，并反馈回驱动控制器；

永磁同步电机、扭矩传感器、减速器和末端旋转变压器还分别与显示模块连接；显示模块实时监测永磁同步电机、扭矩传感器、减速器和末端旋转变压器的第一测试结果。

最优选的，第一测试结果包括永磁同步电机的第一转速信息和第一角度信息、第一力矩信息、第一速度信息和第二速度信息。

最优选的，永磁同步电机上还设置有高速旋转变压器，用以测量永磁同步电机的第一角度信息。

最优选的，永磁同步电机和扭矩传感器之间还设置有双轴承座，用以连接永磁同步电机和扭矩传感器。

最优选的，切换锁定模块还包括：

直流无刷电机，第一输入端与驱动控制器的第二输出端连接，第一输出端与驱动控制器的第二输入端连接，第二输出端与显示模块连接，模拟太阳翼切换锁定控制流程中的电机，并对空间站太阳翼切换锁定控制功能进行测试，将第二测试结果反馈回驱动控制器；

测功机，与直流无刷电机的第二输入端连接，为直流无刷电机加载；显示模块实时监测第二测试结果；第二测试结果包括直流无刷电机的第二转速信息和第二角度信息。

最优选的，切换锁定模块有两个，且两个直流无刷电机互相备份，模拟太阳翼切换锁定控制流程中的锁紧和解锁功能。

最优选的，该测试系统还设置有第一开关，并通过第一开关与驱动控制器连接，切换驱动锁定模块和切换锁定模块的运行。

最优选的，该测试系统还设置有第二开关，设置在驱动控制器与第一开关之间，切换驱动控制器分别作为主机和备机进行测试。

最优选的，该测试系统设置于三层的机柜中；驱动锁定模块、切换锁定模块和显示模块分别依序设置于该机柜的上、中、下层。

运用此发明，解决了空间站太阳翼地面模拟负载测试技术困难，且只能单流程测试的问题，将驱动锁定控制和切换锁定控制两大流程测试结合起来，实现了空间站太阳翼地面模拟负载测试的简易操作，提高了测试效率。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明解决了空间站太阳翼地面模拟负载测试技术困难的问题，采用该测试系统有效提高了测试效率。

2、本发明提供的测试系统解决了空间站太阳翼地面模拟负载测试技术单流程测试的问题，将驱动锁定控制和切换锁定控制两大流程测试结合起来，实现了空间站太阳翼地面模拟负载测试的简易操作。

3、本发明提供的测试系统设置在三层机柜中，且三层机柜具有可视化的透明玻璃窗，方便测试和维修，同时具有良好的隔离效果。

附图说明

图1为本发明提供的该测试系统的结构示意图；

图2为本发明提供的该测试系统设置在三层机柜中的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

本发明是一种空间站太阳翼模拟负载测试系统，空间站太阳翼由驱动控制器1控制，所以该测试系统是对驱动控制器1进行测试。该测试系统与驱动控制器1连接，用于测试驱动控制器1。

如图1所示，该系统包括驱动锁定模块2、切换锁定模块3和显示模块4；驱动锁定模块2的输入端与驱动控制器1的第一输出端连接，第一输出端与驱动控制器1的第一输入端连接，模拟空间站太阳翼的驱动锁定控制流程，对空间站太阳翼驱动锁定控制功能进行测试，并将第一测试结果反馈回驱动控制器1，便于地面充分模拟测试、验证和分析；切换锁定模块3的输入端与驱动控制器1的第二输出端连接，第一输出端与驱动控制器1的第二输入端连接，模拟空间站太阳翼的切换锁定控制流程，对空间站太阳翼切换锁定控制功能进行测试，并将第二测试结果反馈回驱动控制器1；显示模块4，分别与驱动锁定模块2的第二输出端和切换锁定模块3的第二输出端连接，实时监测驱动锁定模块2的第一测试结果和切换锁定模块3的第二测试结果，简洁直观。

其中，驱动锁定模块2还包括永磁同步电机5、扭矩传感器6、磁粉制动器7、减速器8和末端旋转变压器9。

永磁同步电机5的第一输入端与驱动控制器1的第一输出端连接，模拟太阳翼驱动锁定控制流程中的电机，并测量永磁同步电机的第一角度信息；扭矩传感器6的输入端与永磁同步电机5的输出端连接，测量驱动锁定控制流程中的第一力矩信息；磁粉制动器7的输入端与扭矩传感器6的输出端连接，第一输出端与永磁同步电机5的第二输入端连接，根据第一力矩信息为永磁同步电机5加载；减速器8的输入端与磁粉制动器7的第二输出端连接，模拟空间站太阳翼减速器，将永磁同步电机的第一速度信息等比例减慢调节，获得减速后的第二速度信息；末端旋转变压器9的输入端与减速器8的输出端连接，输出端与驱动控制器1的第一输入端连接，模拟空间站太阳翼驱动锁定控制流程中的末端旋转变压器，测量减慢后的第二速度信息，并反馈回驱动控制器1。

永磁同步电机5、扭矩传感器6、减速器8和末端旋转变压器9还分别与显示模块4连接；显示模块4实时监测永磁同步电机5、扭矩传感器6、减速器8和末端旋转变压器9的第一测试结果；第一测试结果包括永磁同步电机5的第一转速信息和第一角度信息、驱动锁定控制流程中的第一力矩信息、驱动锁定控制流程中的第一速度信息和减速后的第二速度信息。

驱动控制器1根据需求以不同速度带动驱动锁定模块2转动，驱动控制器1带动永磁同步电机5，永磁同步电机5的第一转速信息和第一角度信息实时传输至显示模块4实时显示，磁粉制动器7对永磁同步电机5进行加载，其加载的第一力矩信息通过扭矩传感器6测量得出，且第一力矩信息根据需求实时调整，并将第一力矩信息实时传输至显示模块4实时显示；减速器8对驱动锁定控制流程中的第一速度信息进行等比例减慢调节，等比例关系为500：1，即减速前速度为500°/s，减速后速度为1°/s；减慢后的第二速度信息和第一角度信息由末端旋转变压器9测量，并反馈回驱动控制器1，同时实时传输至显示模块4实时显示。

永磁同步电机5和扭矩传感器6之间还设置有双轴承座10，用以连接永磁同步电机5和扭矩传感器6。

永磁同步电机5上还设置有高速旋转变压器11，用以测量永磁同步电机的第一角度信息。

驱动控制器1根据需求以不同速度带动切换锁定模块转动3，切换锁定模块3还包括直流无刷电机12和测功机13；直流无刷电机12的第一输入端与驱动控制器1的第二输出端连接，第一输出端与驱动控制器1的第二输入端连接，第二输出端与显示模块4连接，模拟空间站太阳翼切换锁定机构电机，驱动控制器1带动直流无刷电机12；测功机13与直流无刷电机12的第二输入端连接，为直流无刷电机12加载，其加载的力矩信息根据需求实时调整。测功机13内部设置有集成扭矩传感器；集成扭矩传感器与直流无刷电机12的第二输入端连接，测量空间站太阳翼切换锁定控制流程中的第二力矩信息；测功机13根据第二力矩信息为直流无刷电机12进行加载，完成空间站太阳翼切换锁定控制功能的测试，直流无刷电机12的第二测试结果实时传输至显示模块4实时显示，并将第二测试结果反馈回驱动控制器1。

显示模块4实时监测切换锁定模块3的第二测试结果；第二测试结果包括直流无刷电机12的第二转速信息和第二角度信息。

切换锁定模块3有两个，且两个切换锁定模块3中的两个直流无刷电机12互相备份，模拟空间站太阳翼切换锁定控制流程中的锁紧和解锁功能。

该测试系统还设置有第一开关14，并通过第一开关14与驱动控制器1连接，切换驱动锁定模块2和切换锁定模块3的运行；该测试系统还设置有第二开关15，设置在驱动控制器1与第一开关14之间，切换驱动控制器1分别作为主机和备机进行测试，使得该系统既可以测试主机又可以测试备机。

驱动锁定模块2和切换锁定模块3均能够进行主/备机切换控制的功能；切换第一开关14调节运行模块为驱动锁定模块2时，通过切换第二开关15能够完成主/备机的切换；切换第一开关14调节运行模块为切换锁定模块3时，通过切换第二开关15同样能够完成主/备机的切换。

如图2所示，该测试系统设置于三层的机柜中；驱动锁定模块2、切换锁定模块3和显示模块4分别依序设置于机柜的上、中、下层；机柜具有可视化的透明玻璃窗16，方便测试和维修，同时具有良好的隔离效果。

本发明的工作原理：

驱动控制器根据需求以不同速度带动驱动锁定模块转动，驱动控制器带动永磁同步电机，永磁同步电机的第一转速信息和第一角度信息实时传输至显示模块实时显示，磁粉制动器对永磁同步电机进行加载，其加载的第一力矩信息通过扭矩传感器测量得出，并根据需求实时调整，并将第一力矩信息实时传输至显示模块实时显示；减速器对驱动锁定控制流程中的第一速度信息进行等比例减慢调节，减慢后的第二速度信息和第一角度信息由末端旋转变压器测量，并反馈回驱动控制器，同时实时传输至显示模块实时显示；驱动控制器根据需求以不同速度带动切换锁定模块转动，驱动控制器带动直流无刷电机，直流无刷电机的第二测试结果实时传输至显示模块实时显示，并将第二测试结果反馈回驱动控制器；测功机为直流无刷电机加载。

综上所述，本发明一种空间站太阳翼模拟负载测试系统，解决了空间站太阳翼地面模拟负载测试技术困难，且只能单流程测试的问题，将驱动锁定控制和切换锁定控制两大流程测试结合起来，实现了空间站太阳翼地面模拟负载测试的简易操作，提高了测试效率。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种空间站太阳翼模拟负载测试系统，该测试系统与驱动控制器连接，用于测试驱动控制器，其特征在于，包括：

驱动锁定模块，输入端与所述驱动控制器的第一输出端连接，第一输出端与所述驱动控制器的第一输入端连接，对空间站太阳翼驱动锁定控制功能进行测试，并将第一测试结果反馈回所述驱动控制器；

切换锁定模块，输入端与所述驱动控制器的第二输出端连接，第一输出端与所述驱动控制器的第二输入端连接，对空间站太阳翼切换锁定控制功能进行测试，并将第二测试结果反馈回所述驱动控制器；

显示模块，分别与所述驱动锁定模块的第二输出端和所述切换锁定模块的第二输出端连接，实时监测所述驱动锁定模块的第一测试结果和所述切换锁定模块的第二测试结果。

2.如权利要求1所述的空间站太阳翼模拟负载测试系统，其特征在于，所述驱动锁定模块还包括：

永磁同步电机，第一输入端与所述驱动控制器的第一输出端连接，模拟太阳翼驱动锁定控制流程中的电机，并测量所述永磁同步电机的第一角度信息；

扭矩传感器，输入端与所述永磁同步电机的输出端连接，测量驱动锁定控制流程中的第一力矩信息；

磁粉制动器，输入端与所述扭矩传感器的输出端连接，第一输出端与所述永磁同步电机的第二输入端连接，根据所述第一力矩信息为所述永磁同步电机加载；

减速器，输入端与所述磁粉制动器的第二输出端连接，将所述第一速度信息等比例减慢调节，获得减速后的第二速度信息；

末端旋转变压器，输入端与所述减速器的输出端连接，输出端与所述驱动控制器的第一输入端连接，测量所述第二速度信息和所述永磁同步电机的第一角度信息，并反馈回所述驱动控制器；

所述永磁同步电机、扭矩传感器、减速器和末端旋转变压器还分别与所述显示模块连接；所述显示模块实时监测所述永磁同步电机、扭矩传感器、减速器和末端旋转变压器的第一测试结果。

3.如权利要求2所述的空间站太阳翼模拟负载测试系统，其特征在于，所述第一测试结果包括所述永磁同步电机的第一转速信息和第一角度信息、所述第一力矩信息、所述第一速度信息和所述第二速度信息。

4.如权利要求3所述的空间站太阳翼模拟负载测试系统，其特征在于，所述永磁同步电机上还设置有高速旋转变压器，用以测量所述永磁同步电机的第一角度信息。

5.如权利要求4所述的空间站太阳翼模拟负载测试系统，其特征在于，所述永磁同步电机和所述扭矩传感器之间还设置有双轴承座，用以连接所述永磁同步电机和所述扭矩传感器。

6.如权利要求1所述的空间站太阳翼模拟负载测试系统，其特征在于，所述切换锁定模块还包括：

直流无刷电机，第一输入端与所述驱动控制器的第二输出端连接，第一输出端与所述驱动控制器的第二输入端连接，第二输出端与所述显示模块连接，模拟太阳翼切换锁定控制流程中的电机，并对空间站太阳翼切换锁定控制功能进行测试，将第二测试结果反馈回驱动控制器；

测功机，与所述直流无刷电机的第二输入端连接，为所述直流无刷电机加载；所述显示模块实时监测所述第二测试结果；所述第二测试结果包括所述直流无刷电机的第二转速信息和第二角度信息。

7.如权利要求6所述的空间站太阳翼模拟负载测试系统，其特征在于，所述切换锁定模块有两个，且所述两个直流无刷电机互相备份，模拟太阳翼切换锁定控制流程中的锁紧和解锁功能。

8.如权利要求1所述的空间站太阳翼模拟负载测试系统，其特征在于，该测试系统还设置有第一开关，并通过所述第一开关与所述驱动控制器连接，切换所述驱动锁定模块和所述切换锁定模块的运行。

9.如权利要求8所述的空间站太阳翼模拟负载测试系统，其特征在于，该测试系统还设置有第二开关，设置在所述驱动控制器与所述第一开关之间，切换所述驱动控制器分别作为主机和备机进行测试。

10.如权利要求9所述的空间站太阳翼模拟负载测试系统，其特征在于，该测试系统设置于三层的机柜中；所述驱动锁定模块、切换锁定模块和显示模块分别依序设置于所述机柜的上、中、下层。

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