[发明专利]磁浮作动器力臂在轨标定方法及系统

说明书

本发明提供了一种磁浮作动器力臂在轨标定方法及系统，通过单路磁浮作动器施加大小固定的冲量，根据载荷舱质量特性及陀螺输出角速度进行该路磁浮作动器的力臂标定。本发明解决了磁浮作动器安装位置受到地面安装精度误差、应力释放及空间环境热变形等影响导致其力臂测量不准确进而影响载荷舱姿态控制的问题。本专利采用的方法简单、科学，适用于大部分执行机构在轨的作用力臂测量及标定；本发明结构合理，使用方便，能够克服现有技术的缺陷。

技术领域

本发明涉及双超卫星载荷舱姿态控制领域，具体地，涉及一种磁浮作动器力臂在轨标定方法及系统。

背景技术

双超卫星平台作为一种全新的超高指向精度和稳定度卫星平台，通过非接触式的磁浮作动器将平台舱和载荷舱隔离，保证了载荷舱不受平台微振动干扰。载荷舱的姿态控制，完全通过两舱间磁浮作动器产生的控制力矩实现。高精度高带宽的磁浮作动器对控制电流响应极为敏感，其产生的控制力矩将直接影响载荷舱的姿态控制精度。

由于在地面对磁浮作动器的安装精度存在误差，且卫星在轨受到热环境等影响，会导致磁浮作动器的安装位置发生相应偏差，为了保证载荷舱的高精度姿态控制，需对磁浮作动器的控制力臂进行在轨标定。

技术文献《动力偶臂测量研究》在质心测量的基础上，利用专用卡具法测量动力偶臂，其适用于地面试验测量，无法满足在轨对作用力臂的测量；专利文献CN106289246公开了基于位置和姿态测量系统的柔性杆臂测量方法，利用柔性杆的位置速度变化信息，得到各测量单元之间的相对变化量，用于测量挠性变形时多载荷之间柔性基线长度，不涉及磁浮作动器的力臂测量原理问题，也不适用于空间在轨对执行机构作用力臂的测量和标定。

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磁浮作动器力臂在轨标定方法及系统。

根据本发明提供的一种磁浮作动器力臂在轨标定方法，包括：

步骤S1：在两舱解锁后，处于磁浮稳态工况下，开展标定试验，获取标定试验开展信息；

步骤S2：根据标定试验开展信息，对单路磁浮作动器施加固定大小和脉宽的控制电流，产生作用力，改变载荷舱的角动量，获取载荷舱的角动量改变结果信息；

步骤S3：根据载荷舱的角动量改变结果信息，依据载荷舱的质量特性和角速度测量值，计算得到磁浮作动器作用前后载荷舱的角动量变化，获取磁浮作动器作用前后载荷舱的角动量变化计算结果信息；

步骤S4：根据获取磁浮作动器作用前后载荷舱的角动量变化计算结果信息，依据角动量守恒定理，解算磁浮作动器控制力臂，获取磁浮作动器控制力臂解算结果信息；

步骤S5：重复上述步骤2-4，得到多组力臂值，取其平均值作为该路磁浮作动器的力臂标定值；

步骤S6：重复步骤1-5，对不同路磁浮作动器的力臂进行在轨标定；

步骤S7：获取磁浮作动器力臂在轨标定结果信息。

优选地，所述步骤S2包括：

步骤S2.1：通过给单路磁浮作动器施加固定大小I和固定脉宽τ的控制电流实现载荷舱角动量改变；单路磁浮作动器施加在载荷舱的角动量为：

H_c＝(r×kI)τ；

其中：k为磁浮作动器的力常数；

r为磁浮作动器作用力臂；

I为磁浮作动器的控制电流，和磁场相互作用产生控制力。

优选地，所述步骤S3包括：