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卫星姿轨控平台

一、平台概述

        卫星姿轨控实时仿真系统是在实验室中模拟卫星在轨道上运动特性的一种试验方法,它通常用于验证卫星控制系统方案和性能指标。在本系统中,卫星姿态控制系统实时仿真系统包括两个实时仿真机:星载计算机实时仿真机、交联环境实时仿真机。星载计算机实时仿真机用来模拟卫星上的AOCC,实现卫星姿态控制和轨道控制;交联环境实时仿真机用来模拟卫星姿态控的制执行机构、卫星动力学及敏感器典型控制回路如下图所示:

二、特征优势

       1、原型验证:

        在先进的航天工程领域,研制各种卫星费用极高且研制周期短,通过本平台的搭建,可以在方案设计早期就开始星载计算机的原型仿真验证。

       2、正常工况测试:

        为测试星载计算机的软件和硬件接口的实时性能,就需要一个星载计算机外部实时仿真环境与星载计算机形成回路。这个外部仿真环境要能正确、灵活、实时地模拟卫星运动、姿态敏感器、执行机构、各种故障和边界条件等。若采用特制的模拟仿真器测试星载计算机软硬件,费时又不够灵活,而通过本平台可以快速低成本地模拟这种外部环境。

       3、异常状态模拟:

        除了检测正常状态下星载计算机的软硬件,还需要模拟异常状态,以此来检验卫星计算机对异常状态的处理是否有效且及时。

三、实验内容

        ❋ 三维姿态变换及其可视化实验                                             卫星质量特性与自由运动可视化实验

        ❋ 偏置动量卫星姿态动力学实验                                             零动量卫星姿态动力学实验

        ❋ 基于磁阻尼的消旋控制实验                                              基于矢量观测的卫星姿态确定实验

        ❋ 卫星三轴姿态控制原理可视化实验

四、现有用户

        下图是卫星姿轨控半实物仿真的示例模型,星载计算机原型通过CAN总线与飞轮实物设备进行通信,发送速度指令并采集实际转速,同时通过RS422和AIO传递GPS、星敏、太阳敏等传感器数据。

        在半实物仿真验证过程中,通过RT-Sim软件可以对卫星姿轨控系统中的核心参数(如目标欧拉角、卫星转动惯量、阻尼模式初始速度等)进行在线设置,同时对变量数据(如估计角速度XYZ、实际角度速度XYZ)进行监视,如下图所示:

五、现有用户

        清华大学

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