專利名稱：一種兩種類型陀螺信息融合地面驗(yàn)證系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩種類型陀螺信息融合地面驗(yàn)證系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，航天器根據(jù)任務(wù)的高可靠性和長壽命的需要，控制系統(tǒng)多選用不同類型的陀螺進(jìn)行組合，不同類型的陀螺在空間應(yīng)用時(shí)一般采用相同種類的陀螺為一組，另一相同種類的陀螺為另一組，形成“3+3”或是“3+6”等組合安裝方式，互為備份。如果每組同類型的 陀螺能夠參與姿態(tài)角速度測量的數(shù)量少于三個(gè)時(shí)，將無法求解航天器的姿態(tài)角速度，此時(shí)，需要使用不同類型的陀螺聯(lián)合求解航天器姿態(tài)角速度；星上進(jìn)行自主陀螺故障診斷時(shí)，也需要使用不同類型的陀螺聯(lián)合求解平衡方程選擇適合的陀螺定姿。由于不同類型陀螺測量原理的差異，其動(dòng)態(tài)性能不一致，有時(shí)甚至相差很大，現(xiàn)有地面閉環(huán)試驗(yàn)技術(shù)直接利用陀螺地檢接口(電流、串口)發(fā)送動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算得出的陀螺激勵(lì)，未考慮不同類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)差異，無法模擬在軌時(shí)陀螺真實(shí)測量性能，不能充分地驗(yàn)證不同類型陀螺聯(lián)合定姿和故障診斷算法的正確性、有效性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種兩種類型陀螺信息融合地面驗(yàn)證系統(tǒng)，能夠模擬在軌時(shí)陀螺真實(shí)測量性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同類型陀螺信息融合的地面驗(yàn)證。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種兩種類型陀螺信息融合地面驗(yàn)證系統(tǒng)，包括:轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)和閉環(huán)測試系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)用于獲得兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型；所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)和轉(zhuǎn)臺(tái)計(jì)算機(jī)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)用于對(duì)安裝于其上的陀螺施加輸入角速度；所述轉(zhuǎn)臺(tái)計(jì)算機(jī)用于采集轉(zhuǎn)臺(tái)輸入角速度和所述陀螺輸出的角速度測量值，從而獲得兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型；所述閉環(huán)測試系統(tǒng)包括敏感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)模擬器和測試判讀單元；所述敏感器包括兩種類型陀螺；所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)將獲得的兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型存入所述閉環(huán)測試系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模擬器；所述動(dòng)力學(xué)模擬器用于模擬星體在空間的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，所述動(dòng)力學(xué)模擬器根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的控制力矩計(jì)算星體的模擬角速度，然后根據(jù)兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型對(duì)所述星體的模擬角速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)補(bǔ)償獲得兩種類型陀螺的激勵(lì)；所述兩種類型陀螺根據(jù)各自類型陀螺的激勵(lì)分別輸出敏感信號(hào)，所述控制器根據(jù)所述敏感信號(hào)產(chǎn)生控制所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)所述執(zhí)行指令輸出控制力矩；所述測試判讀單元用于進(jìn)行測試判讀。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明首次在系統(tǒng)級(jí)使用轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)各類型陀螺進(jìn)行多頻帶的角速度測試，擬合出陀螺的幅頻和相頻曲線，利用測試的各個(gè)頻率點(diǎn)的幅度衰減和相位延遲得出每個(gè)類型陀螺產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型。在地面動(dòng)力學(xué)與星上控制軟件聯(lián)合閉環(huán)測試中，需要將動(dòng)力學(xué)計(jì)算得出的陀螺理論測量值經(jīng)地檢接口激勵(lì)陀螺，現(xiàn)有方法直接將理論測量值發(fā)送給陀螺，本驗(yàn)證系統(tǒng)在各類型陀螺激勵(lì)送出前通過動(dòng)力學(xué)模擬器增加動(dòng)態(tài)響應(yīng)補(bǔ)償，引入經(jīng)實(shí)測建立的陀螺動(dòng)態(tài)模型。實(shí)現(xiàn)了對(duì)陀螺在軌姿態(tài)測量狀態(tài)的真實(shí)模擬。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)示意圖；圖2為陀螺的幅頻和相頻響應(yīng)曲線。
具體實(shí)施例方式下面就結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。如圖1所示，本發(fā)明的兩種類型陀螺信息融合地面驗(yàn)證系統(tǒng)，包括:轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)和閉環(huán)測試系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)用于獲得兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型；所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)和轉(zhuǎn)臺(tái)計(jì)算機(jī)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)用于對(duì)安裝于其上的陀螺施加輸入角速度；所述轉(zhuǎn)臺(tái)計(jì)算機(jī)用于采集轉(zhuǎn)臺(tái)輸入角速度和所述陀螺輸出的角速度測量值，從而獲得兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型；所述閉環(huán)測試系統(tǒng)包括敏感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)模擬器和測試判讀單元；所述敏感器包括兩種類型陀螺；所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)將獲得的兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型存入所述閉環(huán)測試系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模擬器；所述動(dòng)力學(xué) 模擬器用于模擬星體在空間的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，所述動(dòng)力學(xué)模擬器根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的控制力矩計(jì)算星體的模擬角速度，然后根據(jù)兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型對(duì)所述星體的模擬角速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)補(bǔ)償獲得兩種類型陀螺的激勵(lì)；所述兩種類型陀螺根據(jù)各自類型陀螺的激勵(lì)分別輸出敏感信號(hào)，所述控制器根據(jù)所述敏感信號(hào)產(chǎn)生控制所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)所述執(zhí)行指令輸出控制力矩；所述測試判讀單元根據(jù)控制器輸出的姿態(tài)測量估計(jì)數(shù)據(jù)和動(dòng)力學(xué)模擬器輸出的被控對(duì)象動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)星體姿態(tài)測量和控制的有效性進(jìn)行判讀。采用本發(fā)明兩種類型陀螺信息融合地面驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)陀螺信息融合進(jìn)行地面驗(yàn)證，需要分為三個(gè)階段。在第一個(gè)階段中，首先搭建試驗(yàn)平臺(tái)；在第二個(gè)階段中，利用搭建的試驗(yàn)平臺(tái)獲取并建立每個(gè)陀螺的動(dòng)態(tài)模型；在第三個(gè)階段中，將建立的不同類型陀螺的動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行閉環(huán)測試，完成地面驗(yàn)證。為實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)階段，本發(fā)明兩種類型陀螺信息融合地面驗(yàn)證系統(tǒng)包括高精度轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)和閉環(huán)測試系統(tǒng)。在第一階段，需要分別搭建該高精度轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)和閉環(huán)測試系統(tǒng)。其中，高精度轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)包括高精度轉(zhuǎn)臺(tái)和轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)，該系統(tǒng)主要用于陀螺性能測試和動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型的建立。閉環(huán)測試系統(tǒng)由控制器、各類敏感器(含陀螺)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)模擬器、測試判讀單元等組成，主要用于試驗(yàn)陀螺動(dòng)態(tài)響應(yīng)對(duì)GNC系統(tǒng)的影響。在第二階段，利用上述搭建的高精度轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)獲取并建立不同類型陀螺的動(dòng)態(tài)模型。陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型可以簡化為一階線性系統(tǒng):
權(quán)利要求
1.一種兩種類型陀螺信息融合地面驗(yàn)證系統(tǒng)，其特征在于，包括轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)和閉環(huán)測試系統(tǒng)， 所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)用于獲得兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型；所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)和轉(zhuǎn)臺(tái)計(jì)算機(jī)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)用于對(duì)安裝于其上的陀螺施加輸入角速度；所述轉(zhuǎn)臺(tái)計(jì)算機(jī)用于采集轉(zhuǎn)臺(tái)輸入角速度和所述陀螺輸出的角速度測量值，從而獲得兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型； 所述閉環(huán)測試系統(tǒng)包括敏感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)模擬器和測試判讀單元；所述敏感器包括兩種類型陀螺；所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)將獲得的兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型存入所述閉環(huán)測試系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模擬器； 所述動(dòng)力學(xué)模擬器用于模擬星體在空間的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，所述動(dòng)力學(xué)模擬器根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的控制力矩計(jì)算星體的模擬角速度，然后根據(jù)兩種類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型對(duì)所述星體的模擬角速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)補(bǔ)償獲得兩種類型陀螺的激勵(lì)；所述兩種類型陀螺根據(jù)各自類型陀螺的激勵(lì)分別輸出敏感信號(hào)，所述控制器根據(jù)所述敏感信號(hào)產(chǎn)生控制所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行指令；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)所述執(zhí)行指令輸出控制力矩；所述測試判讀單元用于進(jìn) 行測試判讀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩種類型陀螺信息融合地面驗(yàn)證系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)和閉環(huán)測試系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)測試系統(tǒng)包括高精度轉(zhuǎn)臺(tái)和轉(zhuǎn)臺(tái)計(jì)算機(jī)，所述高精度轉(zhuǎn)臺(tái)用于對(duì)安裝于其上的陀螺施加轉(zhuǎn)臺(tái)輸入角速度；所述轉(zhuǎn)臺(tái)計(jì)算機(jī)用于采集轉(zhuǎn)臺(tái)輸入角速度和所述陀螺輸出的角速度測量值，從而獲得不同類型陀螺的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型；所述閉環(huán)測試系統(tǒng)包括敏感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)模擬器和測試判讀單元。本發(fā)明的系統(tǒng)能夠模擬在軌時(shí)陀螺真實(shí)測量性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同類型陀螺信息融合的地面驗(yàn)證。
文檔編號(hào)G01P15/14GK103235157SQ20131013420
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者程迎坤, 劉智勇, 蔡彪, 徐春, 宋曉光, 蔣金哲, 王妍, 藺玥, 范松濤, 馮帥 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所