一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法技术

一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，根据太阳电池阵对日跟踪的二维指向控制需求，配置帆板倾斜机构，根据电位器特性及输出电压信号经处理获取绝对角位置，根据太阳矢量、预设控制策略计算帆板倾斜机构当前绝对角位置后与电位器绝对角位置进行对比，根据对比结果进行故障诊断，完成故障识别，能够解决双联电位器帆板倾斜机构产品的在轨异常检检测及硬件重构问题，提高了整星在轨自主运行能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，属于帆板倾斜机构故障诊断领域。

技术介绍

[0002]利用太阳电池阵将太阳光能转换成电能为航天器供电，是现在航天器采用的主要方式之一。受航天器构型及运行轨道等因素制约，为了保证能源需求，有些航天器需要配置双轴帆板驱动装置(帆板驱动机构和帆板倾斜机构)控制太阳电池阵进行二维转动，其中帆板驱动机构能够实现360度连续转动，帆板倾斜机构能够实现在有限角度内摆动，通过对帆板驱动机构和帆板倾斜机构的联合控制可以实现对太阳电池阵对日跟踪的二维指向控制。
[0003]一般情况，采用电位器对帆板倾斜机构的绝对角位置进行测量，系统通过步进电机实现对帆板倾斜机构的转动控制，电位器作为系统控制的测量信息参与控制，如果电位器发生故障而系统没有检测出来，则会导致对太阳电池阵的控制错误，进而会危机航天器的能源安全，因而系统能够及时检测出帆板驱动机构电位器故障对航天器安全至关重要。
[0004]目前，配置了帆板倾斜机构的卫星，针对电位器故障没有一种有效的星上自主诊断方法，主要依靠地面人员根据航天器运行状态进行判断，相较于航天器在轨运行高可靠性和安全性要求，在故障诊断处理的及时性和自主性方面均有较大差距。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：针对目前现有技术中，主要依靠地面人员根据航天器运行状态进行判断，导致的在故障诊断处理的及时性和自主性方面均有较大差距的问题，提出了一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，。
[0006]本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
[0007]一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，包括：
[0008]根据太阳电池阵对日跟踪的二维指向控制需求，配置帆板倾斜机构；所述帆板倾斜机构设置有位置传感器，位置传感器包括电位器一、电位器二，用于输出帆板倾斜机构的绝对角位置信息；
[0009]根据电位器一特性，对电位器一输出的电压信号进行剔野、滤波处理，确定帆板倾斜机构的绝对角位置θ1；
[0010]根据电位器二特性，对电位器二输出的电压信号进行剔野、滤波处理，确定帆板倾斜机构的绝对角位置θ2；
[0011]根据太阳矢量、预设控制策略、控制帆板倾斜机构转动的步进电机转速脉冲计数计算帆板倾斜机构当前绝对角位置θ；
[0012]根据帆板倾斜机构当前绝对角位置θ与绝对角位置θ1、绝对角位置θ2进行对比，根据对比结果进行故障诊断，完成故障识别。
[0013]所述电位器一、电位器二特性具体为：
[0014]确定电位器的供电电压，当电位器输出电压值为供电电压的中值时，帆板倾斜机构处于绝对角0度的位置；当帆板倾斜机构从零位正转时，电位器输出电压从中值电压逐渐减小；当帆板倾斜机构从零位反转时，电位器输出电压从中值电压逐渐增加。
[0015]所述电位器一、电位器二的供电电压为Vref1、Vref2，电位器一、电位器二的输出电压为V1、V2，电位器一、电位器二的测量的绝对角范围为[
‑
θmax，θmax]，其中：
[0016]当V1＝Vref1/2时，帆板倾斜机构处于绝对角0度的位置；
[0017]当V1＝0V时，帆板倾斜机构处于绝对角正向最大的位置θmax；
[0018]当V1＝Vref1时，帆板倾斜机构处于绝对角负向最大的位置
‑
θmax。
[0019]所述电位器一、电位器二的特性完全相同。
[0020]所述帆板倾斜机构的控制方法具体为：
[0021]根据太阳在卫星轨道上的位置计算出帆板倾斜机构绝对角位置的目标角度，根据预设控制策略选择适当的转速控制帆板倾斜机构正向转动或反向转动达到目标角后保持不动。
[0022]所述帆板倾斜机构当前绝对角位置θ由驱动帆板倾斜机构转动的步进电机转速脉冲计数N得到，其中：
[0023]θ＝K*N
[0024]式中，K为转速脉冲与转角之间的转换当量，当驱动帆板倾斜机构正向转动时脉冲计数N递增，驱动帆板倾斜机构反向转动时脉冲计数N递减，当电位器测量输出为中值电压时对脉冲计数N进行清零。
[0025]对电位器输出的电压信号进行剔野、滤波处理的具体步骤为：
[0026]确定电位器输出电压值，并进行剔野处理；
[0027]对剔野处理后的输出电压真值进行滤波处理，其中：
[0028]F＝τ*F1+(1
‑
τ)*V1
[0029]式中，τ为滤波时间常数，范围为[0，1)，F1为上一次滤波结果，初值取0；
[0030]由电位器输出的滤波处理后的电压值计算当前帆板倾斜机构的绝对角位置。
[0031]所述剔野处理具体为：
[0032]若剔野处理后当前值与上拍值之差的绝对值大于剔野判断阈值Vmax，则判定当前值为野值，维持上拍值不变，否则判定当前值为真值；所述剔野判断阈值Vmax为电位器预设最大输出电压值；
[0033]若连续3个控制周期获取数据的差值均大于Vmax，则判定当前值为真值；
[0034]将真值作为输出电压真值继续进行处理。
[0035]所述绝对角位置的计算方法为：
[0036]电位器一：θ1＝(1/2*Vref1
‑
F1)*(2*θmax/Vref1)
[0037]电位器二：θ2＝(1/2*Vref2
‑
F2)*(2*θmax/Vref2)。
[0038]获取对比结果进行故障诊断的具体步骤为：
[0039]若|θ
‑
θ1|>A且|θ
‑
θ2|≤B则判定电位器一故障；
[0040]若|θ
‑
θ2|>A且|θ
‑
θ1|≤B则判定电位器二故障；
[0041]若|θ
‑
θ1|>A且|θ
‑
θ2|>A则判定控制异常，等待地面处理，禁止进行帆板倾斜机构故障诊断，退出故障诊断流程；
[0042]若均不满足则进入下一控制周期继续进行故障诊断；
[0043]其中，A、B分别为故障诊断阈值，根据预设的帆板倾斜机构转动速率及电位器输出特性确定，A取值应大于B有。
[0044]若电位器一故障，则：
[0045]如果允许自主切换电位器，则使用电位器二，禁止自主切换电位器，禁止进行帆板倾斜机构故障诊断，退出故障诊断流程；
[0046]如果禁止自主切换电位器，等待地面处理，禁止进行帆板倾斜机构故障诊断，退出故障诊断流程。
[0047]若电位器二故障，则：
[0048]如果允许自主切换电位器，则使用电位器一，禁止自主切换电位器，禁止进行帆板倾斜机构故障诊断，退出故障诊断流程；
[0049]如果禁止自主切换电位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，其特征在于包括：根据太阳电池阵对日跟踪的二维指向控制需求，配置帆板倾斜机构；所述帆板倾斜机构设置有位置传感器，位置传感器包括电位器一、电位器二，用于输出帆板倾斜机构的绝对角位置信息；根据电位器一特性，对电位器一输出的电压信号进行剔野、滤波处理，确定帆板倾斜机构的绝对角位置θ1；根据电位器二特性，对电位器二输出的电压信号进行剔野、滤波处理，确定帆板倾斜机构的绝对角位置θ2；根据太阳矢量、预设控制策略、控制帆板倾斜机构转动的步进电机转速脉冲计数计算帆板倾斜机构当前绝对角位置θ；根据帆板倾斜机构当前绝对角位置θ与绝对角位置θ1、绝对角位置θ2进行对比，根据对比结果进行故障诊断，完成故障识别。2.根据权利要求1所述的一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，其特征在于：所述电位器一、电位器二特性具体为：确定电位器的供电电压，当电位器输出电压值为供电电压的中值时，帆板倾斜机构处于绝对角0度的位置；当帆板倾斜机构从零位正转时，电位器输出电压从中值电压逐渐减小；当帆板倾斜机构从零位反转时，电位器输出电压从中值电压逐渐增加。3.根据权利要求2所述的一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，其特征在于：所述电位器一、电位器二的供电电压为Vref1、Vref2，电位器一、电位器二的输出电压为V1、V2，电位器一、电位器二的测量的绝对角范围为[
‑
θmax，θmax]，其中：当V1＝Vref1/2时，帆板倾斜机构处于绝对角0度的位置；当V1＝0V时，帆板倾斜机构处于绝对角正向最大的位置θmax；当V1＝Vref1时，帆板倾斜机构处于绝对角负向最大的位置
‑
θmax。4.根据权利要求3所述的一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，其特征在于：所述电位器一、电位器二的特性完全相同。5.根据权利要求1所述的一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，其特征在于：所述帆板倾斜机构的控制方法具体为：根据太阳在卫星轨道上的位置计算出帆板倾斜机构绝对角位置的目标角度，根据预设控制策略选择适当的转速控制帆板倾斜机构正向转动或反向转动达到目标角后保持不动。6.根据权利要求5所述的一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，其特征在于：所述帆板倾斜机构当前绝对角位置θ由驱动帆板倾斜机构转动的步进电机转速脉冲计数N得到，其中：θ＝K*N式中，K为转速脉冲与转角之间的转换当量，当驱动帆板倾斜机构正向转动时脉冲计数
N递增，驱动帆板倾斜机构反向转动时脉冲计数N递减，当电位器测量输出为中值电压时对脉冲计数N进行清零。7.根据权利要求5所述的一种具有双联电位器帆板倾斜机构的故障诊断方法，其特征在于：对电位器输出的电压信号进行剔野...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤文澜，杨洁，张宇，庞博，陈斌，吴倩，刘其睿，陶佳伟，齐天翼，杨林芳，高栋健，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：