小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)設(shè)備模擬器研制.pdf

1、小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)用于實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)和指向控制，姿控系統(tǒng)的測試是衛(wèi)星地面測試的首要任務(wù)。由于研制周期和研制成本等方面的限制，同時為減少風(fēng)險，一般采用電模擬器代替姿控系統(tǒng)的各個單機部件，模擬其功能和接口，來配合完成姿控系統(tǒng)的地面閉環(huán)仿真測試。然而，現(xiàn)有的模擬器設(shè)備體積較大，使用不夠便攜，且均為針對固定型號衛(wèi)星配套使用，通用性差。針對上述需求，本文設(shè)計了一套具有小型化、通用化特點的小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)設(shè)備模擬器。該套設(shè)備可實現(xiàn)姿控系統(tǒng)的技術(shù)方案前期論證

2、、電測試、故障模擬和在軌故障地面復(fù)現(xiàn)等功能，對姿控系統(tǒng)的研制、測試、維護等工作都具有十分重要的意義。
　　本文首先提煉和分析了小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)設(shè)備模擬器的需求和技術(shù)指標(biāo)，提出了小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)設(shè)備模擬器的總體方案，設(shè)備通過自定義開放式底板總線，自研一塊具有18個槽位并且槽位通用的開放式總線底板，安裝在改裝的4U高度CPCI機箱里，并采用后I/O走線，組成了整套設(shè)備的基本架構(gòu)，實現(xiàn)了小型化。根據(jù)各個模擬器的設(shè)計要求，劃分了12個功能模塊

3、，對系統(tǒng)中以數(shù)字量信號為主的模擬器進行了通用化設(shè)計。模擬器的功能模塊采用FPGA+DSP協(xié)調(diào)工作來實現(xiàn)對模塊的控制和模型解算，F(xiàn)PGA主要實現(xiàn)對模塊電氣接口和時序的控制，DSP完成各個模擬器對應(yīng)的模型解算。系統(tǒng)設(shè)計中還采用了大量的隔離技術(shù)，包括模擬隔離，數(shù)字隔離和電源隔離等設(shè)計，很好的實現(xiàn)了星地信號隔離功能，保證了測試的安全性。同時，系統(tǒng)設(shè)計時對模型解算的實現(xiàn)方法進行了詳細(xì)分析，最終采用四級四階龍格-庫塔法實現(xiàn)，并采用了LabWindo

4、ws/CVI軟件對各個模擬器模型進行仿真，將仿真結(jié)果與硬件計算結(jié)果對比實現(xiàn)模型解算的驗證功能。系統(tǒng)的通信總線采用星上設(shè)備常用的CAN總線、RS-422總線和RS-485總線，采用星上常用通信總線能方便的將模擬器與星上及地面其它支持設(shè)備對接，提高了系統(tǒng)的通用性和技術(shù)繼承性。
　　小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)設(shè)備模擬器可實現(xiàn)對姿態(tài)敏感器和姿態(tài)執(zhí)行機構(gòu)的模擬，設(shè)備實現(xiàn)了小型化，具有良好的通用性和可擴展性。該套設(shè)備已成功應(yīng)用于某小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)地面閉環(huán)仿