[发明专利]双超卫星舱间电缆刚度在轨测定方法与系统

说明书

本发明提供了一种双超卫星舱间电缆刚度在轨测定方法，卫星平台舱通过姿控系统实现对惯性空间三轴稳定状态，通过磁浮作动器对卫星载荷舱施加常值的前馈力矩和前馈力，在无反馈控制作用的状态下，使卫星载荷舱处于设定的不发生碰撞的平衡位置处；将双超卫星舱间电缆简化为弹簧模型，利用双超卫星载荷舱和平台舱的等效质量和两舱解锁释放后无反馈控制状态下舱间电缆的共振频率f计算舱间电缆刚度系数K。本发明还提供了一种双超卫星舱间电缆刚度在轨测定系统。本发明旨在利用在轨卫星的微重力环境，估计电缆的刚度系数，进行前馈力矩和前馈力补偿，提高控制精度和收敛速度。

技术领域

本发明涉及卫星电缆刚度测定技术领域，具体地，涉及一种双超卫星舱间电缆刚度在轨测定方法与系统。

背景技术

随着航天器规模和功能越来越复杂，需要配置大型的挠性附件和转动机构，如太阳帆板、天线、遮光罩、控制力矩陀螺等，影响卫星的高精度成像、快速姿态机动和稳定。双超卫星平台通过舱间的非接触式磁浮作动器来实现载荷舱和平台舱的动静隔离和超高指向精度和超高稳定度控制。双超卫星舱间存在用于能源和信号传递的脐带电缆，其刚度会产生常值干扰力矩，影响载荷的姿态控制。因此需要在轨估计舱间电缆的刚度系数，通过前馈力矩和前馈力补偿电缆的影响。

经过检索，专利文献CN105043896A公开了一种水下缆弯曲刚度的测试方法，将水下缆的两端进行支撑，并使水下缆处于水平状态，在水下缆位于两个支撑端之间的中点处设置第一位移传感器，并在水下缆中点的两侧附近分别设置第二位移传感器，然后将第一位移传感器和第二位移传感器与控制系统电连接，在水下缆上沿其中点对称的两个位置处分别固定力传感器，将力传感器与控制系统电连接，在水下缆上固定有力传感器的位置处施加径向拉力，并通过关系式得到水下缆在弯曲过程中的弯曲刚度和曲率，同时控制系统绘制出水下缆的曲率与弯曲刚度之间的变化关系曲线。但是该现有技术的不足之处在于通过施加外力测量电缆的曲率得到其弯曲刚度，不适用于舱间小尺寸短电缆的情况。

专利文献CN102175534A公开了一种柔性弹簧刚度的测试装置，包括弹簧支架台和千分表支架台,弹簧支架台是由支架杆与方形支架板形成的立方框架结构，支架板的中央具有相互对称的圆孔，在圆孔的周缘均匀分布有数个弹簧座安装孔，两块圆环形弹簧座的周缘亦具有均匀分布的弹簧座安装孔，中心孔的周缘均匀分布有多个弹簧安装孔,通过相对应方形支架板弹簧座安装孔和弹簧座的弹簧座安装孔将圆环形弹簧座固定在所述的方形支架板上，还包括一根弹簧运动轴，千分表支架台包括具有凹槽的支座和一个连杆滑块，连杆滑块的另一端装有千分表，将千分表的触头紧密帖附在柔性弹簧运动轴的上表面。但是该现有技术的不足之处在于该方案只能用于地面测试刚度较大的弹簧的刚度，对于舱间刚度低的电缆，在地面受重力作用影响测量精度，且在轨情况下，由于无固定支撑面，无法使用该方法进行在轨测试。

范涛等在论文《空间主动隔振系统的脐带线刚度测试装置》(机械科学与技术，2016，35(7))设计了通过六维力和力矩传感器地面测定电缆刚度系数的装置，该装置能够地面测定电缆6×6的刚度矩阵。但是该现有技术的不足之处在于需要在电缆两端施加高精度的力和力矩传感器，增加了系统的复杂度和测试难度，不适用于在轨测定。

因此，亟需研发设计一种在对双超卫星的舱间电缆的刚度进行在轨测定的方法和系统。

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双超卫星舱间电缆刚度在轨测定方法与系统，解决了双超卫星舱间电缆刚度在轨测定的问题。

根据本发明提供的一种双超卫星舱间电缆刚度在轨测定方法，卫星平台舱通过姿控系统实现对惯性空间三轴稳定状态，通过磁浮作动器对双超卫星载荷舱施加前馈力矩和前馈力，在无反馈控制作用的状态下，使卫星载荷舱处于设定的不发生碰撞的平衡位置处；将双超卫星舱间电缆简化为弹簧模型，利用双超卫星载荷舱和平台舱的等效质量M和两舱解锁释放后无反馈控制状态下舱间电缆的共振频率f计算舱间电缆刚度系数K。

优选地，包括如下步骤：