一种太阳帆板驱动机构的控制方法与流程

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种太阳帆板驱动机构的控制方法。

背景技术：

为满足卫星能源需求，增大帆板等效面积，一般三轴稳定卫星会安装太阳帆板驱动机构，以驱动太阳帆板法线指向太阳以获取最大能源。

传统太阳帆板驱动机构的控制，是通过星务计算机采集太阳敏感器提供的太阳矢量角度信息和驱动机构中电位计等角度传感器提供的角度信息进行闭环控制。

但是，使用电位计信息进行控制有以下3个问题：

第一，电位计有死区，死区的范围内电位计是没有阻值的，因此，在死区的角度区间内，采样电路接收不到阻值信号，会导致信号跳变，在设计控制算法时势必要考虑屏蔽电位计死区范围，这就会带来控制范围的损失；

第二，电位计精度一般不高，因此，难以实现高精度控制；

第三，若电位计发生野值、跳变等现象，将导致系统的不稳定甚至失效。

技术实现要素：

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种太阳帆板驱动机构的控制方法，其通过采集驱动机构的步进计数，以计算驱动机构角度，所述控制方法包括：

根据太阳矢量，计算目标转动角；

根据驱动机构中步进电机的步进计数以及步距角，计算驱动机构的当前绝对角度；以及

判断所述驱动机构的状态，若正常，则根据所述当前绝对角度控制所述驱动机构向所述目标转动角位置转动。

进一步地，所述控制方法还包括：

若所述驱动机构的状态异常，则采用电位计采集到的角度控制所述驱动机构。

进一步地，所述控制方法还包括：

判断帆板电流是否正常，若帆板电流异常，则切换到备份太阳帆板驱动机构。

进一步地，所述驱动机构的状态的判断包括：

判断所述驱动机构是否进行过机械零位标定；

判断在指定时间内，所述驱动机构的步进计数与目标转动角以及电位计计数的差值是否满足预设要求。

进一步地，所述指定时间包括30个控制周期。

进一步地，所述预设要求包括：所述预设要求包括：所述驱动机构的步进计数φ、目标转动角以及电位计计数ψ不满足且

进一步地，所述控制方法还包括：

当驱动机构到达目标角后，所述驱动机构进入保持状态。

本发明提供一种太阳帆板驱动机构的控制方法，通过采集驱动机构步进电机的步进计数，用于计算驱动机构转动的角度，并首选步进计数作为帆板控制的输入，控制精度更高，可精确到电机输出的最小步距角，同时避免了电位计死区、野值等问题。此外，所述控制方法还采集电位计的信息作为辅助判断，在每个控制周期校验电位计值，若出现步进计数失效时，可自主切换至电位计进行控制，避免出现错误，当步进计数与电位计均失效，还可自动切换至备份驱动机构，比单独使用电位计进行控制具有更高的可靠性和控制精度。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出本发明一个实施例的一种太阳帆板驱动机构的控制方法的流程示意图；

图2示出本发明一个实施例的一种太阳帆板驱动机构的控制方法中控制输入的选择流程示意图；以及

图3示出本发明一个实施例的一种太阳帆板驱动机构的状态转换示意图。

具体实施方式

以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。

针对采用电位计信息控制太阳帆板驱动机构时存在的问题，本发明提供一种新的太阳帆板驱动机构的控制方法，首选驱动机构步进电机的步进计数作为控制输入，同时采集电位计信息作为冗余信息。下面结合实施例附图，对本发明的技术方案作进一步描述。

图1示出本发明一个实施例的一种太阳帆板驱动机构的控制方法的流程示意图。如图1所示，一种太阳帆板驱动机构的控制方法，包括：

首先，在步骤101，计算目标转动角。采集星上给出的本体系太阳矢量假定驱动机构的机械零位为一z，顺时针方向为正，则根据所述太阳矢量，可以计算+y侧驱动机构需要转动到达的目标转动角度

接下来，在步骤102，计算当前绝对角度。根据驱动机构中步进电机进行机械零位标定后的步进计数n以及步距角θ，计算驱动机构的当前绝对角度φ：

φ＝n·θ，

同时，获取当前电位计采集到的驱动机构绝对角度值ψ；以及

最后，在步骤103，控制驱动机构。首选根据步进计数计算得到的当前绝对角度φ作为驱动机构的控制输入，但在步进计数失效，如未进行机械零位标定，单粒子打翻，失步等情况时，则采用电位计采集到的驱动机构绝对角度值ψ作为驱动机构的控制输入，在本发明的一个实施例中，控制输入的选择流程如图2所示，包括：

首先，在步骤201，判断是否强制采用电位计进行控制：

若是，则进入步骤204，采用电位计采集到的驱动机构绝对角度值ψ作为驱动机构的控制输入；以及

若否，则进入步骤202，作进一步判断；

在步骤202，判断驱动机构是否进行过机械零位标定：

若是，则进入步骤203，作进一步判断；以及

若否，则进入步骤204，采用电位计采集到的驱动机构绝对角度值ψ作为驱动机构的控制输入；

在步骤203，判断在指定时间内，所述驱动机构的步进计数与目标转动角以及电位计计数的差值是否满足预设要求，在本发明的一个实施例中，所述指定时间包括30个控制周期，所述预设要求包括：所述驱动机构的步进计数与目标转动角的差值小于5°，且所述驱动机构的步进计数与电位计计数的差值大于10°：

若且则进入步骤204，采用电位计采集到的驱动机构绝对角度值ψ作为驱动机构的控制输入；以及

若不满足且则进入步骤205，采用根据步进计数计算得到的当前绝对角度φ作为驱动机构的控制输入；

在步骤204，采用电位计采集到的驱动机构绝对角度值ψ作为驱动机构的控制输入，当驱动机构到达目标角后，所述驱动机构进入保持状态，如图3所示；

在步骤205，采用根据步进计数计算得到的当前绝对角度φ作为驱动机构的控制输入，当驱动机构到达目标角后，所述驱动机构进入保持状态，如图3所示；以及

当采用电位计采集到的驱动机构绝对角度值ψ作为驱动机构的控制输入时，还需进入步骤206，进一步判断帆板电流是否正常：

在步骤206，判断帆板电流是否正常，若正常，则继续采用电位计采集到的驱动机构绝对角度值ψ作为驱动机构的控制输入；以及若不正常，则表明步进计数与电位计均失效，此时进入步骤207，切换到备份太阳帆板驱动机构。

至此，实现了双重冗余的太阳帆板驱动机构控制。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

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