專利名稱：一種無拖曳控制雙扭擺測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于無拖曳航天控制技術領域，具體涉及一種無拖曳控制雙扭 擺測試裝置。
背景技術：
一般而言，衛星的殘余擾動在微重力水平(10-4 10-6g0， g0為地球表 面的重力加速度)，其主要受到大氣阻尼、衛星結構振動和姿態調節以及衛 星內部移動部件等擾動的限制。為了進一步抑制衛星的殘余擾動，人類早 在上世紀60年代就提出了無拖曳衛星概念，其基本思想是利用慣性參考物 體作為基準，采用微推進器來補償衛星受到的殘余擾動力，使得衛星跟蹤 慣性參考物體。簡單概括而言，無拖曳衛星平臺技術就是高精度的姿態控 制和軌道控制技術。無拖曳航天技術對于空間基礎科學研究、高精度微重 力實驗、對地觀測和深空探測具有重要意義。
無拖曳航天技術包括慣性傳感器參考物體、無拖曳控制器和微推進器 三部分。慣性傳感器由慣性參考物體和位移傳感器組成，位移傳感器用來 監測慣性參考物體與衛星平臺的位移或者角度變化。慣性參考物體提供參 考基準，其受到的非引力殘余擾動力必須盡可能小，其軌跡盡可能沿著測 地線運動(只受引力作用的運動軌跡)。 一般而言，無拖曳航天器要求慣性 傳感器的測量精度達到10-8g0甚至更低，主要取決于實驗的科學目標。微 推進器主要產生微小的推力和力矩，用來補償衛星的殘余擾動力，微推進 器的推力精度依賴衛星質量， 一般而言需要達到微牛頓量級水平。無拖曳 控制器是根據慣性傳感器的輸出(即衛星偏離慣性參考物體的運動)來控 制微推進器，無拖曳控制器相當于一個多輸入多輸出控制處理器。
目前無拖曳控制地面測試技術還沒有對整個系統統一測試，都是單獨對慣性傳感器和推進器分別進行測試，對無拖曳控制器的測試還是采取仿 真模擬手段來進行研究的。對慣性傳感器的地面測試手段是利用懸絲懸掛 檢驗質量構成精密扭擺或者扭秤，通過扭擺響應來研究慣性傳感器的性能 指標，對推進器的測試利用擺(包括復擺、扭擺以及多線擺)來測試推進 器推力、比沖等參數。
發明內容
本發明的目的在于提供一種無拖曳控制雙扭擺測試裝置，真實模擬飛 行器的太空環境，實現對無拖曳控制系統的整體性能測試，為最終確定在 軌無拖曳航天提供依據。
一種無拖曳控制雙扭擺測試裝置，包括航天器模擬物體3、慣性參考物 體2、無拖曳控制器7和電容位移傳感器，電容位移傳感器測量航天器模擬 物體3相對慣性參考物體2的位移信息，將其傳送給無拖曳控制器7，無拖 曳控制器7依據位移信息驅動推進器8，推進器8產生推力施加給航天器模 擬物體3，實現位移補償，所述航天器模擬物體3由第一懸掛機構懸置，所 述慣性參考物體2由第二懸掛機構懸置。
本發明的技術效果體現在本發明采用第一懸掛機構懸置航天器模擬 物體3，第二懸掛機構懸置慣性參考物體2 ，使得航天器模擬物體3和慣性 參考物體2可在小范圍內處于自由狀態，真實地模擬飛行器在太空中的運 行狀態，再結合無拖曳控制器和微推進器一起構成一個雙扭擺測試裝置， 該裝置不僅能對慣性傳感器、推進器及無拖曳控制器的本身性能進行單獨 測試及研究，還能夠對前述三個構件的性能進行整體綜合測試，綜合測試 結果對空間無拖曳航天系統技術在地面進行驗證提供了可行性，為最終空 間應用提供可靠依據。
圖1為本發明無拖曳控制雙扭擺測試系統實例示意圖。
具體實施例方式
利用懸絲1懸掛一慣性參考物體2 ，再利用另一根懸絲1懸掛含有電 容極板的航天器模擬物體3,航天器模擬物體3與慣性參考物體2組合成電 容位移傳感器探頭5，電容位移傳感器探頭5結合位移傳感器電路6測量航 天器模擬物體3相對于慣性參考物體2的位移。測量位移通過無拖曳控制 器7得到反饋信號，然后反饋信號施加給推進器8，推進器8產生推力9施 加給航天器模擬物體3 ，最終使得航天器模擬物體3維持與慣性參考物體 2保持相對不動，這樣在實驗室實現了無拖曳控制，從而可以開展無拖曳 控制各部份性能指標和統一性能的測試。為了避免與懸掛檢驗質量懸絲的 干涉，通過一個航天器模擬物體懸掛過渡支撐架4來連接航天器模擬物體。 另外，對于扭擺而言，由于其靈敏度高，需要安裝在真空容器內以減小氣 體分子的擾動。
權利要求
1、一種無拖曳控制雙扭擺測試裝置，包括航天器模擬物體(3)、慣性參考物體(2)、無拖曳控制器(7)和電容位移傳感器，電容位移傳感器測量航天器模擬物體(3)相對慣性參考物體(2)的位移信息，將其傳送給無拖曳控制器(7)，無拖曳控制器(7)依據位移信息驅動推進器(8)，推進器(8)產生推力施加給航天器模擬物體(3)，實現位移補償，其特征在于，所述航天器模擬物體(3)由第一懸掛機構懸置，所述慣性參考物體(2)由第二懸掛機構懸置。
2、 根據權利要求1所述的一種無拖曳控制雙扭擺測試裝置，其特征在 于，所述第一和第二懸掛機構為懸絲。
全文摘要
本發明提供一種無拖曳控制雙扭擺測試裝置，包括航天器模擬物體、慣性參考物體、無拖曳控制器和電容位移傳感器，航天器模擬物體與慣性參考物體分別采用一懸掛機構懸置。電容位移傳感器測量航天器模擬物體相對慣性參考物體的位移信息，將其傳送給無拖曳控制器，無拖曳控制器依據位移信息驅動推進器，推進器產生推力施加給航天器模擬物體，最終實現位移補償。本發明真實模擬飛行器的太空環境，實現對無拖曳控制系統的整體性能測試，為最終確定在軌無拖曳航天提供依據。
文檔編號G05B23/02GK101510094SQ20091006118
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月20日 優先權日2009年3月20日
發明者力 劉, 吳書朝, 周澤兵, 涂海波, 白彥崢, 俊 羅 申請人:華中科技大學