多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及传感测控技术，具体涉及多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置及方法，通过光电位移传感器测量推力器喷管内阀体相对于喷管喉部的实时位移，根据所测得的阀体相对位移判断姿轨控推力矢量系统极性是否和控制指令一致，从而实现姿轨控推力矢量系统极性测量，本装置可以对姿轨控推力矢量系统中多个推力器喷管阀体极性进行同步测量，进而对多个推力器喷管阀体的极性分布是否和控制指令一致进行测量。该装置能同步获取多路光电位移传感器测量阀体的实时位移，进而依据阀体位移确定推力矢量系统极性状态。不仅可以验证推力矢量系统极性是否和控制指令一致，同时可以记录阀体运动过程，从而可以检测阀体运动性能。能。能。

Multi channel non-contact attitude and orbit control thrust vector system polarity test device and method

【技术实现步骤摘要】
多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置及方法


[0001]本专利技术属于传感测控
，特别涉及多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置及方法。

技术介绍

[0002]姿轨控推力系统主要用于运载火箭末级和各类航天器的姿态控制，实现机动飞行任务。姿轨控推力系统中，燃气阀通过调节燃气发生器产生高温燃气的启闭及流量来控制推力大小，多个燃气阀同步工作产生不同方向推力从而实现对飞行器的轨道与姿态控制。姿轨控推力系统极性是航天器的关键特性。姿轨控推力系统极性错误会使航天器性能严重下降，甚至导致任务失败，姿轨控推力系统极性测试装置是验证推力系统极性正确性的有效手段。
[0003]姿轨控推力矢量系统通过相对于航天器发动机主轴线径向排列的推力器，使航天器的姿态和轨道发生变化。通常采用成对的转向推力器，每对推力器径向排列在航天器发动机壳体的相对侧。推力器中的针形阀可以是液压、气压或者机电式，沿喷管喉部轴向移动。随着针形阀靠近喷管喉部，喉部通道尺寸减小；针形阀远离喉部，喉部通道面积增大。通过改变和控制针形阀的轴向运动和不同的轴向位置可以实现喷管喉部大小的连续可变，进而实现不同的推力等级。通过比对实际测量姿轨控推力系统运动状态与航天器控制系统发出的姿轨控推力矢量系统控制动作指令的一致性，确定姿轨控推力系统极性是否正确。
[0004]现有姿轨控推力矢量系统极性测量通过目视、听声音、手触摸等方法判断，这些方法尽管简单并形成了相应规范和协议，但是仍然存在产生误判、漏判等风险，以及存在测试方法不完善的问题。为克服人工测量效率低以及可靠性不高的问题，研究人员提出了利用压力、流量或电磁等不同类型传感器实现自动极性测量的方法。专利文献公开的一种推进系统及其极性数字化测试方法公开号CN109884458A，通过流量传感器与推力器喷管内部接通，基于流量传感器测得的气体最大流量判断姿轨控推力系统极性是否和控制指令一致。该方法在测量过程中需给所有推力器充入氮气，装置较复杂，使用不方便。专利文献公开的一种全闭环航天器姿控极性测试方法CN107703905B，利用气压敏感装置测量喷管内气压，通过综合气压敏感装置产生的信号、各喷管处气球动作进行判读,最终确定姿控系统极性的正确性。该极性测试方法仍然通过采集喷管内气压信号实现极性测量，使用不便。专利文献公开的基于一种卫星姿态控制系统的极性测试装置CN111580492A，用于在地面测试卫星姿态控制系统的极性测量，该装置可显著提高测试效率。该装置的构成包括工作台、机械臂以及控制设备。极性测试时，控制设备通过机械臂改变待测卫星姿态状态,控制设备根据控制信号对应的极性测量值范围以及采集到的卫星姿态控制系统的极性测量值,分析卫星姿态控制系统极性测试结果。该装置需机械臂模拟改变卫星姿态，不适用于姿轨控推力系统极性测试。作者为魏京芳，李宏安，郑文松，李鹏发表于《火箭推进》2005年第003期(31(3):50
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53)的“末修姿控系统极性检测仪设计”通过测试仪内部与电磁阀线圈串联的取样电阻网络，获得电磁阀通电或断电时产生的动态电流变化信号，经过信号分析得到末修姿控动
力系统按控制时序的工作情况。该方法实际测量的是电磁阀的吸合或关闭时的电流变化，不能直接测量阀芯的运动特性。专利文献公开的基于漏磁原理的非接触式动力系统极性测试装置授权公告号CN105629095B，基于漏磁原理进行动力系统极性测试。该装置利用磁场传感器采集磁场瞬态变化信号，通过提取信号中的特征信号判断对应姿控喷管电磁阀的动作特征,与控制系统发出的动力系统姿控喷管电磁阀控制动作指令进行一致性比对，若采集的姿控喷管电磁阀的动作特征与弹上控制系统发出的动力系统姿控喷管电磁阀的控制动作指令比对一致,则认为系统极性正确。该装置基于漏磁原理识别对应电磁阀通电和断电过程实现极性测试，没有获取阀芯运动过程中的位置变化量。专利文献公开的一种基于三轴陀螺仪的智能极性测试系统及方法公开号CN111983504A，基于接收不同象限机组内已知的各姿态发动机电磁阀开启产生的磁场强度及角度，输出X轴、Y轴和Z轴的不同数据。采用人工神经网络根据采集数据计算各个象限机组不同位置方向的电磁阀磁场特征量并制定判据，根据判据判断电磁阀相对空间位置,实现电磁阀极性测试。该方法受电磁噪声影响较大，需要配合增益滤波电路才可以使用，系统复杂度要比较高，并且不能获取阀芯运动过程状态变化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种非接触测量方式实时同步测量多通道姿轨控发动机姿控喷管针形阀位移，从而有效准确获得喷管针形阀极性特性的测试装置。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置，极性测试装置包括至少一个姿轨控推力矢量极性测试系统，姿轨控推力矢量极性测试系统包括推力器喷管、阀体和姿轨控伺服驱动器，还包括光电位移传感器、嵌入式计算机、控制器、测试工装、同步控制电路和极性测试软件；测试工装包括光电位移传感器姿态调整装置和推力器喷管联结调整装置；同步控制电路包括多路位移信号同步触发控制器和极性状态指示灯控制器；极性测试软件包括位移数据采集模块、数据处理模块和测量结果显示模块。
[0007]在上述多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置中，测试工装包括手持部分、夹紧部分和测试工装定位环；手持部分包括第一半支撑、第二半支撑、极性状态指示灯和测试工装固定衬套，第一半支撑与第二半支撑通过测试工装固定衬套固定连接形成手柄，极性状态指示灯设置在手柄上；夹紧部分包括手动螺旋锁紧机构和夹爪转臂，手动螺旋锁紧机构设置于手柄内部与夹爪转臂活动连接；光电位移传感器固定在测试工装固定衬套上，光电位移传感器测量轴线和测试工装定位环轴线重合；测试工装定位环设置于手柄与推力器喷管之间，使光电位移传感器测量轴线和阀体运动方向共线；夹爪转臂与推力器喷管活动连接。
[0008]多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置的测试方法，利用光电位移传感器测量推力器喷管内阀体相对于推力器喷管外圆端面的偏移量，根据偏移量大小确定阀体极性；包括以下步骤：
[0009]步骤1、利用测试工装将光电位移传感器固联在推力器喷管端面，调节光电位移传感器的姿态，使光电位移传感器测量轴线与推力器喷管中阀体运动方向共线；
[0010]步骤2、极性测试装置上电，启动极性测试软件，极性测试软件启动后，嵌入式计算
机分别与多路位移信号同步触发控制器和姿轨控伺服驱动器建立通信；
[0011]步骤3、点击极性测试软件中启动测量按钮，极性测试软件首先向多路位移信号同步触发控制器发送启动位移测量控制信号，触发多路光电位移传感器同步启动位移测量，然后向姿轨控伺服驱动器发送启动阀体运动的控制信号；
[0012]步骤4、极性测试软件同步接受多路位移测量信号，在软件界面上实时显示多个推力器中阀体的位移测量信号；
[0013]步骤5、极性测试软件根据极性测试结果，控制测试工装上极性状态指示灯显示对应极性状态，并将测试结果以文件形式存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置，极性测试装置包括至少一个姿轨控推力矢量极性测试系统，其特征在于：姿轨控推力矢量极性测试系统包括推力器喷管、阀体和姿轨控伺服驱动器，还包括光电位移传感器、嵌入式计算机、控制器、测试工装、同步控制电路和极性测试软件；测试工装包括光电位移传感器姿态调整装置和推力器喷管联结调整装置；同步控制电路包括多路位移信号同步触发控制器和极性状态指示灯控制器；极性测试软件包括位移数据采集模块、数据处理模块和测量结果显示模块。2.根据权利要求1所述多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置，其特征在于：测试工装包括手持部分、夹紧部分和测试工装定位环；手持部分包括第一半支撑、第二半支撑、极性状态指示灯和测试工装固定衬套，第一半支撑与第二半支撑通过测试工装固定衬套固定连接形成手柄，极性状态指示灯设置在手柄上；夹紧部分包括手动螺旋锁紧机构和夹爪转臂，手动螺旋锁紧机构设置于手柄内部与夹爪转臂活动连接；光电位移传感器固定在测试工装固定衬套上，光电位移传感器测量轴线和测试工装定位环轴线重合；测试工装定位环设置于手柄与推力器喷管之间，使光电位移传感器测量轴线和阀体运动方向共线；夹爪转臂与推力器喷管活动连接。3.根据权利要求1或2任意一项所述多通道非接触式姿轨控推力矢量系统极性测试装置的测试方法，其特征在于：利用光电位移传感器测量推力器喷管内阀体相对于推力器喷管外圆端面的偏移量，根据偏移量大小确定阀体极性；包括以下步骤：步骤1、利用测试工装将光电位移传感器固联在推力器喷管端面，调节光电位移传感器的姿态，使光电位移传感器测量轴线与推力器喷管中阀体运动方向共线；步骤2、极性测试装置上电，启动极性测试软件，极性测试软件启动后，嵌入式计算机分别与多路位移信号同步触发控制器和姿轨控伺服驱动器建立通信；步骤3、点击极性测试软件中启动测量按钮，极性测试软件首先向多路位移信号同步触发控制器发送启动位移测量控制信号，触发多路光电位移传感器同步启动位移测量，然后向姿轨控伺服驱动器发送启动阀体运动的控制信号；步骤4、极性测试软件同步接受多路位移测量信号，在软件界面上实时显示多个推力器中阀体的位移测量信号；步骤5、极性测试软件根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅天灿，赵启扬，周哲，丁杰，王刚，周杨梓，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：