[发明专利]地面测试全过程的动量轮轴承健康评估方法和系统

说明书

本发明提供了一种地面测试全过程的动量轮轴承健康评估方法和系统，包括：步骤1：设置地面测试过程中动量轮轴承监测参数；步骤2：设置地面测试过程中参数的监测阶段；步骤3：对设置的参数进行检测；步骤4：以动量轮单机验收时的各项参数为性能基线，建立健康子集并评估动量轮轴承健康状态。本发明方法集合了动量轮多项关键参数进行全过程监测，健康评估准确性强，且无需增加硬件成本，适合整星集成测试阶段对转动部件轴承的长周期健康评估。

技术领域

本发明涉及动量轮轴承健康评估技术领域，具体地，涉及一种地面测试全过程的动量轮轴承健康评估方法和系统。

背景技术

卫星动量轮作为一种动量交换和动量存储装置，若卫星受到外力矩时需要维持卫星本体的角动量不变，需要动量轮角动量的改变量与外力矩的冲量相抵消，若动量轮出现故障会导致卫星姿态失稳，甚至影响整星安全。

动量轮转动过程摩擦力矩的存在，使动量轮力矩输出并不是理论指令力矩，使飞轮力矩输出产生误差，给卫星姿态控制系统带来干扰。尤其是动量轮正交安装时，动量轮一般工作在较低转速下，并且会频繁穿越零转速在正负转速件变化。此工作区域动量轮轴承的摩擦力矩非线性特性较强，摩擦力矩存在跃变情况，一方面影响卫星姿态控制精度，另一方面低速时不利于动量轮轴承滚珠的油膜形成，润滑作用受到影响，长时间工作会使摩擦力矩变大，甚至出现轴承摩擦力矩增大而卡死问题。

动量轮产品在地面测试过程，需要经历单机级性能测试、交付分系统后系统闭环性能测试、交付整星后的整星级测试，整个地面测试周期长达2～3年时间，如何评估在如此之长时间内的动量轮轴承健康状态是地面测试全过程的重点。动量轮属于机电类转动部件，反应轴承的健康状态参数主要是轴承摩擦力矩，以及马达驱动电流、真空下的轴承温度等。

有些动量轮在轨出现诸多问题，其实在地面就已经出现了问题征兆，只是地面在进行动量轮测试时没有系统对相关特征参数进行比对分析，特别是时间维度对前后测试结果没有进行数据一致性和稳定性分析比对。

以往评估轴承健康状况的方法主要有以下几个特点：(1)安装复杂监测传感器设备。此种方法需要在转动轴承上安装各种振动传感器以及配套的数据传输设备，安装操作复杂，监测成本高，并且不适合动量轮产品在整星多个阶段测试。(2)根据先验产品知识库，建立待诊断参数利用复杂算法与产品知识库中产品关联进行比对评估，如灰色关联算法、云模型等。此类方法需要先建立大量先验的知识库，这对小批量的航天产品是比较难实现的，而且各类关联算法比较复杂，实现困难。

专利文献CN101813560A(申请号：CN200910311570.1)公开了动量轮早期故障频谱诊断识别方法，通过对动量轮在不同运行时间的动态响应进行时域及频域分析，分析其频谱特征和变化规律，结合动量轮零部件动态特性分析和轴承零件脉动频率计算分析，分析谱峰产生及谱峰变化的原因，从而能够更科学、准确地对动量轮的早期故障进行识别。

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地面测试全过程的动量轮轴承健康评估方法和系统。

根据本发明提供的地面测试全过程的动量轮轴承健康评估方法，包括：

步骤1：设置地面测试过程中动量轮轴承监测参数；

步骤2：设置地面测试过程中参数的监测阶段；

步骤3：对设置的参数进行检测；

步骤4：以动量轮单机验收时的各项参数为性能基线，建立健康子集并评估动量轮轴承健康状态。

优选的，所述步骤1包括：

根据动量轮地面测试条件，设置反应动量轮轴承健康状态的监测参数，包括力矩电压、马达驱动电流、轴承摩擦力矩和惯滑时间；

在动量轮轮体抽真空后且密封状态下进行参数监测。

优选的，所述步骤2包括：