小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)設備模擬器研制.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。由于研制周期和研制成本等方面的限制，同時為減少風險，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)設備模擬器。該套設備可實現(xiàn)姿控系統(tǒng)的技術方案前期論證

2、、電測試、故障模擬和在軌故障地面復現(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)設備模擬器的需求和技術指標，提出了小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)設備模擬器的總體方案，設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，組成了整套設備的基本架構，實現(xiàn)了小型化。根據(jù)各個模擬器的設計要求，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計。模擬器的功能模塊采用FPGA+DSP協(xié)調工作來實現(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的模型解算。系統(tǒng)設計中還采用了大量的隔離技術，包括模擬隔離，數(shù)字隔離和電源隔離等設計，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)設計時對模型解算的實現(xiàn)方法進行了詳細分析，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，將仿真結果與硬件計算結果對比實現(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備對接，提高了系統(tǒng)的通用性和技術繼承性。
　　小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)設備模擬器可實現(xiàn)對姿態(tài)敏感器和姿態(tài)執(zhí)行機構的模擬，設備實現(xiàn)了小型化，具有良好的通用性和可擴展性。該套設備已成功應用于某小衛(wèi)星姿控系統(tǒng)地面閉環(huán)仿