[发明专利]一种用于航天器太阳电池阵摆动机构的控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种用于航天器太阳电池阵摆动机构的控制系统及方法，包括驱动备份切换模块和两组线路，线路包括CPU控制模块、电机驱动模块、反馈信号处理模块和A/B绕组备份切换模块：CPU控制模块连接航天器上位机相电机驱动模块基于CPU控制模块的控制指令生成驱动信号至步进电机；反馈信号处理模块将反馈信号预处理后送入CPU控制模块；A/B绕组备份切换模块基于CPU控制模块的指令控制步进电机A/B绕组的切换；驱动备份切换模块基于航天器上位机的控制指令控制±Y翼的步进电机A/B绕组的切换。与现有技术相比，本发明能够精准、可靠的对摆动机构进行控制，在一定限度内监视并排除故障的发生，保护有关设备、确保摆动角度精度。

技术领域

本发明涉及空间结构与机构领域，尤其是涉及一种用于航天器太阳电池阵摆动机构的控制系统及方法。

背景技术

对于许多航天器，太阳电池阵产生的电能是航天器运作的能源来源。近地轨道航天器轨道的特点是太阳光与航天器运行轨道面的夹角在寿命期间会发生较大变化。为提升电池能源转化效率，有时需要调整航天器太阳电池阵对日定向来增大有效利用面积。目前所存在的航天器太阳电池阵驱动方式主要分为两大类，一类是单自由度驱动，另一类是双自由度驱动。

单自由度驱动装置包含一维驱动机构，在驱动电机的驱动下，所连接的太阳电池阵可绕一个轴线进行旋转，进而调整扩大太阳电池阵受光照面积。但是，单自由度驱动装置驱动的太阳电池阵至多在一个轴线上进行旋转，应用于航天器上使得太阳电池阵只能在一个方向上进行对日定向，水平方向内必须通过航天器自身的姿态调整进行太阳电池阵的角度调节。

双自由度驱动装置包括一维驱动机构和摆动机构，一维驱动机构和摆动机构相连，二者的转动轴线不同。相比单自由度驱动装置，双自由度驱动装置无须航天器姿态位置调整就可全方位空间内调整太阳电池阵，实现太阳电池阵实时的对日定向，太阳电池阵调节效率高。相对的，双自由度驱动装置中对控制技术要求较高，系统操作复杂。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于航天器太阳电池阵摆动机构的控制系统及方法，能够精准、可靠的对摆动机构进行控制，在一定限度内监视并排除故障的发生，保护有关设备、确保摆动角度精度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于航天器太阳电池阵摆动机构的控制系统，所述摆动机构的数量为2个，分别用于驱动航天器上的±Y翼太阳电池阵，摆动机构的动力源为步进电机，所述步进电机内有互为备份的A、B两组绕组，所述太阳电池阵上安装有偏置检测传感器；

所述控制系统包括驱动备份切换模块和两组线路，所述线路包括CPU控制模块、电机驱动模块、反馈信号处理模块和A/B绕组备份切换模块：

所述CPU控制模块与航天器上位机相连；

所述电机驱动模块与CPU控制模块相连，基于CPU控制模块的控制指令生成驱动信号至步进电机；

所述反馈信号处理模块与CPU控制模块相连，将反馈信号进行预处理后送入CPU控制模块，所述反馈信号至少包括步进电机的转速、工作电流和太阳电池阵的偏置到位信号；

所述A/B绕组备份切换模块与CPU控制模块相连，基于CPU控制模块的指令控制步进电机A/B绕组的切换；

所述驱动备份切换模块连接两组线路的A/B绕组备份切换模块，基于航天器上位机的控制指令控制±Y翼的步进电机A/B绕组的切换。

进一步的，所述线路还包括二次电源模块，所述二次电源模块将航天器上的电源转换为控制系统中元件所需的工作电压值。

进一步的，航天器上的电源为28V电源。

进一步的，所述CPU控制模块通过串行通讯口与航天器上位机通信相连。