[发明专利]飞轮自动化稳态损耗转矩测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞轮稳态损耗转矩的测试方法，具体涉及一种实现飞轮自动化稳态损耗转矩的测试方法。

背景技术

卫星的地面测试过程包括部件测试、分系统测试和整星测试。在部件测试过程中，需要对各个部件进行单独的测试，传统的部件测试都是依赖于人工实现的。在飞轮的测试中，需要对飞轮的稳态损耗转矩进行测试。在本领域中，所述的飞轮稳态损耗转矩是指：将飞轮维持在某一特定转速时，维持这一转速需要消耗的转矩。测试飞轮的稳态损耗转矩，要求测定飞轮维持在不同转速甚至饱和速度时的转矩，并且需要经过多次测试，用以观察历次测试数据是否一致。

传统的飞轮稳态损耗转矩测试主要采用下述方案实现：选择飞轮为转速模式，将飞轮维持在需要的转速上，读取此时的电压及电流，将获得的电压、电流换算为稳态损耗转矩。

该方案存在的缺陷在于：第一、所述方法采用人工控制飞轮转速，导致获得的电压及电流与理想的飞轮转速下的电压、电流存在偏差，进而导致获得的飞轮稳态损耗转矩存在较大误差；第二、在实际卫星姿态控制中，飞轮往往不采用转速模式转动，因而无法使用本方法。

发明内容

本发明的目的是为解决传统的飞轮稳态损耗转矩测试中采用人工控制飞轮转速，导致飞轮稳态损耗转矩存在较大误差及飞轮采用转速模式转动无法模拟真实卫星姿态的问题，提供了一种飞轮自动化稳态损耗转矩测试方法。

本发明是通过下述方案予以实现的：飞轮自动化稳态损耗转矩测试方法，所述方法基于的硬件装置由控制计算机和通讯板卡构成，控制计算机的控制信号输入输出端与通讯板卡的控制信号输入输出端相连，通讯板卡的飞轮控制信号输入输出端与飞轮的飞轮控制信号输入输出端相连；

飞轮自动化稳态损耗转矩测试方法：

步骤一、控制计算机设定输出转矩，并将正转矩指令发送给飞轮，飞轮根据所接收到的正转矩指令，调整自身转速并达到预先设定的目标转速；

步骤二、控制计算机发送零转矩指令给飞轮，飞轮失去转矩，在惯性的作用下继续旋转；

步骤三、控制计算机遵循损耗转矩测试算法，调整飞轮施加转矩，获得飞轮稳态损耗转矩。

本发明提供了一种飞轮自动化稳态损耗转矩测试方法，该方法针对的对象为转矩模式的飞轮，所述的飞轮稳态损耗转矩测试方法为：首先，控制计算机设定输出转矩，调整飞轮自身转速并达到预先设定的目标转速；之后，控制计算机发送零转矩指令给飞轮，飞轮失去转矩，在惯性的作用下继续旋转；最后，控制计算机遵循损耗转矩测试算法，调整飞轮施加转矩，获得飞轮稳态损耗转矩。

本发明所述的通讯板卡为周立功CAN9810板卡。

本发明在所述的控制计算机上运行测试软件，所述的测试软件一方面提供损耗转矩测试算法，该测试算法按顺序向飞轮发送不同的飞轮的测试指令，即在测试软件代码中预先集成飞轮认可的指令序列，并根据返回的飞轮状态信息，作为测试过程顺序执行的依据；另一方面提供用户操作界面，在界面中对算法中的参数进行设定，所述的测试软件由C/C++/C#语言编写。

本发明中所述的飞轮测试指令分为固定参数指令和可变参数指令。其中，固定参数指令是指不需用户修改的参数指令，包括：最大正转矩指令、最大负转矩指令、零转矩指令、启动电机指令、停止电机指令和读飞轮转速指令。可变参数指令由用户在测试软件的界面中进行设置，能够对输出的力矩值进行设定，包括：正转矩指令和负转矩指令。

本发明所述的最大正转矩指令及最大负转矩指令根据飞轮自身的指标进行设定；所述的零转矩指令给飞轮停止施加任何转矩；所述的启动电机指令及停止电机指令分别为启动和停止飞轮电机的指令；所述的读飞轮转速指令将飞轮状态返回给控制计算机；所述的正转矩指令及负转矩指令由用户通过测试软件界面设定，用于在测试过程中对飞轮施加一定的力矩，用户如不进行设置，控制计算机执行默认值。

采用本发明所述的飞轮自动化稳态损耗转矩测试方法，在测试过程中，控制计算机自动调整飞轮的转速达到预先设定的目标转速，飞轮转速测得的电压电流与预先设定的目标转速下获得的电压电流不存在偏差，采用本发明所述的方法测量飞轮稳态损耗转矩不会造成较大误差；本发明所述的飞轮采用转矩模式转动，与实际卫星姿态控制中飞轮的转动模式相同，能够模拟真实卫星的姿态。本发明所述的损耗转矩测试算法，能够同时提供人机交互界面，使用时只需人工预先设置参数，由测试软件按照测试算法自动完成测试，通过本发明所述的测试方法，将难于人工实现的飞轮稳态损耗力矩测试过程转变为易于自动化实现的测试过程，从而弥补了人工测试的不足，达到了飞轮自动化稳态损耗力矩测试的目的。