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一種太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識及處置方法

文檔序號:40613999發(fā)布日期:2025-01-07 21:01閱讀:15來源:國知局
一種太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識及處置方法

本發(fā)明涉及配備太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的衛(wèi)星,且該太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具備電位計(jì)冗余設(shè)計(jì),具體涉及一種太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識及處置方法。


背景技術(shù):

1、目前空間飛行器大多安裝了帆板驅(qū)動(dòng)裝置,即“太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(solar?arraydrive?assembly,sada)”,用于驅(qū)動(dòng)太陽帆板使之實(shí)現(xiàn)對日定向,提高太陽能電池陣的發(fā)電效率,保證衛(wèi)星的能源供應(yīng)。

2、現(xiàn)有技術(shù)中有衛(wèi)星選用二維雙軸帆板驅(qū)動(dòng)sada裝置,其擁有2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,a軸可實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn),b軸可實(shí)現(xiàn)有限角度范圍內(nèi)擺動(dòng)。太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通常采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源,諧波減速器、轉(zhuǎn)軸及軸系組件為整個(gè)機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力,電位計(jì)及霍爾零位傳感器實(shí)現(xiàn)角速度以及角位置驅(qū)動(dòng)和檢測,柱式導(dǎo)電滑環(huán)用于功率和信號傳輸。由于該機(jī)構(gòu)精密復(fù)雜,在軌衛(wèi)星機(jī)構(gòu)堵轉(zhuǎn)和失步的故障頻發(fā),可對該故障及時(shí)識別和故障自主處置方案卻很少,大多由地面人工識別和處置,辨別復(fù)雜,時(shí)效性差,產(chǎn)品損傷概率增加。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,本發(fā)明提供一種太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識及處置方法,通過該方法可以實(shí)現(xiàn)sada產(chǎn)品發(fā)生堵轉(zhuǎn)或失步等故障的快速定位,在軌及時(shí)處置,并將故障診斷結(jié)果及時(shí)下傳,地面基于該診斷結(jié)果進(jìn)行針對性的產(chǎn)品優(yōu)化,增加產(chǎn)品在軌運(yùn)行可靠性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識及處置方法,所述太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一套太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備和一套太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備;

3、每套太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備包括兩臺可整周轉(zhuǎn)動(dòng)的a軸和兩臺可有限角度擺轉(zhuǎn)的b軸,共計(jì)四臺產(chǎn)品;根據(jù)其在衛(wèi)星安裝位置的不同,將安裝于衛(wèi)星本體坐標(biāo)系+y方向的產(chǎn)品定義為+ya和+yb;將安裝于衛(wèi)星本體坐標(biāo)系-y方向的產(chǎn)品定義為-ya和-yb;

4、所述太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備選用冷備份設(shè)計(jì)方案;當(dāng)太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備重啟或切機(jī)操作時(shí),太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備上電后會(huì)自動(dòng)將當(dāng)前電位計(jì)值賦值給電機(jī),初始默認(rèn)太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備工作在主份;

5、每套太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備包含四軸,每軸的測角方式均包含兩種,即電機(jī)計(jì)步測角和電位計(jì)測角,兩種測角方式均能體現(xiàn)軸實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)位置;+ya/-ya/+yb/-yb軸當(dāng)前角度-電位計(jì)表示四軸電位計(jì)實(shí)時(shí)測角值,+ya/-ya/+yb/-yb軸當(dāng)前角度-電機(jī)表示四軸電機(jī)計(jì)步實(shí)時(shí)測角值;

6、所述太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識方法為:在太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在軌運(yùn)行過程中,星務(wù)計(jì)算機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)對四軸的工作狀態(tài)進(jìn)行有效性判斷,若連續(xù)第一閾值時(shí)間太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)遙測數(shù)據(jù)幀中參數(shù)返回值+ya軸當(dāng)前角度-電位計(jì)與+ya軸當(dāng)前角度-電機(jī)之間差的絕對值大于或等于2°時(shí),則置+ya軸有效狀態(tài)為+y_a軸測量偏差過大異常;-ya軸/+yb軸/-yb軸測量偏差過大判斷同+ya軸。

7、進(jìn)一步的,所述第一閾值為5s。

8、進(jìn)一步的,所述太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主處置方法,具體如下:

9、若某一軸出現(xiàn)測量偏差過大異常時(shí),所述某一軸為+ya軸、-ya軸、+yb軸或者-yb軸,則進(jìn)行如下操作:

10、若當(dāng)前太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備工作在主份且所述某一軸有效狀態(tài)為測角偏差過大異常,星務(wù)計(jì)算機(jī)設(shè)置所述某一軸工作模式為保持模式,記錄異常時(shí)刻太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備主份下所述某一軸電機(jī)值,并對太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備重啟,星務(wù)計(jì)算機(jī)記錄重啟后太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備主份下所述某一軸電位計(jì)值,當(dāng)星務(wù)計(jì)算機(jī)記錄的所述某一軸電機(jī)值與記錄的所述某一軸電位計(jì)值基本一致時(shí),所述基本一致表示小于2°,則某一軸繼續(xù)在太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備主份工作,置某一軸角度異常標(biāo)志為0-正常,某一軸主份電位計(jì)異常標(biāo)志為0-正常;否則,星務(wù)計(jì)算機(jī)對太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備切機(jī),某一軸此時(shí)在太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備備份工作;星務(wù)計(jì)算機(jī)記錄太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備切機(jī)時(shí)刻太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備備份下某一軸電位計(jì)值,當(dāng)星務(wù)記錄的某一軸備份電位計(jì)值與記錄的某一軸主份電位計(jì)值相基本一致時(shí),置某一軸角度異常標(biāo)志為0-正常,某一軸主份電位計(jì)狀態(tài)為0-正常,某一軸備份電位計(jì)狀態(tài)為0-正常;否則,置某一軸角度異常標(biāo)志為0-正常,某一軸主份電位計(jì)狀態(tài)為1-異常,某一軸備份電位計(jì)狀態(tài)為0-正常;

11、當(dāng)在太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備備份下某一軸有效狀態(tài)為非測角偏差過大,則置某一軸角度異常標(biāo)志為0-正常,某一軸備份電位計(jì)異常標(biāo)志為0-正常,某一軸主份電位計(jì)異常標(biāo)志狀態(tài)維持之前狀態(tài);否則,若某一軸出現(xiàn)測角偏差過大異常時(shí),星務(wù)記錄異常時(shí)刻某一軸電機(jī)值,并對太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備重啟,星務(wù)記錄重啟后太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備備份下某一軸電位計(jì)值,當(dāng)星務(wù)記錄的某一軸電機(jī)值與記錄的某一軸備份電位計(jì)值相基本一致時(shí),則太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)在太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備備份工作,置某一軸角度異常標(biāo)志為0-正常,某一軸備份電位計(jì)異常標(biāo)志為0-正常,某一軸主份電位計(jì)異常標(biāo)志狀態(tài)維持之前狀態(tài);否則,后續(xù)星務(wù)停止對該軸該異常的星上自主處置,置某一軸角度異常標(biāo)志為1-異常,某一軸備份電位計(jì)異常標(biāo)志為1-異常,某一軸主份電位計(jì)異常標(biāo)志狀態(tài)維持之前狀態(tài),某一軸使能標(biāo)志為禁止。

12、該故障辨識方法的核心步驟是要求星務(wù)記錄出現(xiàn)測角偏差過大異常時(shí)刻、sade重啟時(shí)刻和sade切機(jī)時(shí)刻的電機(jī)值,并進(jìn)行邏輯比較,從而達(dá)到置遙測參數(shù)的狀態(tài)的目的。

13、該辨識方法可以快速識別出sada軸故障狀態(tài),方便地面快速定位。

14、本發(fā)明的有益效果是:提供了太陽帆板驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(簡稱sada)中電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)或失步時(shí)的一種在軌自主辨識和處置方法,通過該方法可以實(shí)現(xiàn)sada產(chǎn)品發(fā)生堵轉(zhuǎn)或失步等故障的快速定位,在軌及時(shí)處置,并將故障診斷結(jié)果及時(shí)下傳,地面基于該診斷結(jié)果進(jìn)行針對性的產(chǎn)品優(yōu)化。

15、優(yōu)點(diǎn):1、堵轉(zhuǎn)或失步故障快速定位;

16、2、故障診斷結(jié)果反饋及時(shí)準(zhǔn)確;

17、3、故障處置及時(shí);

18、4、增加產(chǎn)品在軌運(yùn)行可靠性;

19、5、填補(bǔ)了該類sada產(chǎn)品在該故障下健康管理的空白。

20、星務(wù)計(jì)算機(jī)每秒鐘對sada產(chǎn)品反饋的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)異常,即置軸有效狀態(tài)標(biāo)志位為測角偏差過大異常,繼而進(jìn)入自主異常處置模塊,然后對該故障進(jìn)行分析和處置,得出故障診斷結(jié)果且及時(shí)下發(fā)用戶,處理及時(shí)且高效,減少了故障的持續(xù)存在而造成的產(chǎn)品損傷,提高了產(chǎn)品的壽命和運(yùn)行可靠性,填補(bǔ)了該類sada產(chǎn)品在該故障下健康管理的空白。



技術(shù)特征:

1.一種太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識及處置方法,所述太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一套太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備和一套太陽帆板驅(qū)動(dòng)電子學(xué)設(shè)備;

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識及處置方法,其特征在于:所述第一閾值為5s。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識及處置方法,其特征在于:所述太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主處置方法,具體如下:


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了提供一種太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測角故障在軌自主辨識及處置方法,在太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在軌運(yùn)行過程中,星務(wù)計(jì)算機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)對四軸的工作狀態(tài)進(jìn)行有效性判斷,若連續(xù)第一閾值時(shí)間太陽帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)遙測數(shù)據(jù)幀中參數(shù)返回值+YA軸當(dāng)前角度?電位計(jì)與+YA軸當(dāng)前角度?電機(jī)之間差的絕對值大于或等于2°時(shí),則置+YA軸有效狀態(tài)為+Y_A軸測量偏差過大異常;?YA軸/+YB軸/?YB軸測量偏差過大判斷同+YA軸。故障辨識方法的核心步驟是要求星務(wù)記錄出現(xiàn)測角偏差過大異常時(shí)刻、SADE重啟時(shí)刻和SADE切機(jī)時(shí)刻的電機(jī)值,并進(jìn)行邏輯比較,從而達(dá)到置遙測參數(shù)的狀態(tài)的目的。該辨識方法可以快速識別出SADA軸故障狀態(tài),方便地面快速定位。

技術(shù)研發(fā)人員:于曉至,朱景璐,朱野,周苗苗,潘小彤,戴正升,楊付浩,李燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者:中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/1/6
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