【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星反作用飞轮设备，特别涉及一种阵列飞轮及其控制方法。
技术介绍
1、现有航天器功能越来越多，内部搭载的各种设备也越来越多，但受运载能力限制，航天器的体积和重量均要保持在一定范围内，才能保证性价比，其中保证航天器正常运行的重要部件姿态调整装置占据了较大空间和重量，航天器3个方向均需要多组反作用飞轮；
2、现有反作用飞轮存在以下几点不足：a、现有反作用飞轮为了达到增加控制力矩目标或起到冗余备份效果，需要设置多个单电机飞轮盒，整体上结构更加复杂，且设备成本高，不便于向市面上进行推广应用；b、现有反作用飞轮占用空间和重量比较大；c、飞轮电机采用无刷电机，多飞轮电机霍尔的安装位置无法保证一致性，难以实现多电机飞轮的同步控制。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种阵列飞轮及其控制方法，以解决现有反作用飞轮占用空间大，结构复杂的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术一方面提供了一种阵列飞轮，包括：
4、基座，安装在外部航天器上；
5、底盖，安装在基座的底部；
6、飞轮组，包括多个阵列安装在基座上的多个飞轮，多个飞轮包括主飞轮和若干个从飞轮；
7、控制板，安装在基座和底盖之间，控制板上集成有多个霍尔信号捕获模块，多个霍尔信号捕获模块用于分别捕获主飞轮和若干个从飞轮的霍尔信号，且控制板分别与多个飞轮电连接，实现控制板同步控制多个飞轮，从而使主飞轮和若干个从
8、进一步地，所述飞轮包括：
9、支撑架，架设在基座上；
10、电机，通过支撑架架设在基座上；
11、转子，固定安装在电机的驱动轴上，且转子的底面与基座留有间隙，以使转子的底部悬空。
12、进一步地，所述支撑架的底部开设有多个第一安装孔，支撑架通过多个第一安装孔以及紧固件可拆卸的安装在基座上。
13、进一步地，所述阵列飞轮还包括顶部封闭底部开口的壳盖，壳盖扣合在基座上，且飞轮组装纳在壳盖与基座共同形成的第一空间内。
14、进一步地，所述基座的顶部外圈开设有与壳盖外轮廓相适配的安装槽，壳盖扣合在基座的安装槽内。
15、进一步地，基座和底盖共同形成有第二空间，第二空间内开设有容纳数据接口的第二安装孔，且数据接口至少部分穿设于第二安装孔内并与控制板电连接。
16、进一步地，所述飞轮组中飞轮的数量为三个，其中一个飞轮为主飞轮，另外两个飞轮为从飞轮，且控制板上霍尔信号捕获模块的数量为两个，两个霍尔信号捕获模块分别负责捕获主飞轮和从飞轮的霍尔信号。
17、进一步地，所述控制板上还集成有：
18、霍尔相位比较模块，输入端分别与两个霍尔信号捕获模块的输出端连接，负责比对两个霍尔信号捕获模块所捕获的主飞轮和两个从飞轮的霍尔相位；
19、pid控制模块，输入端与霍尔相位比较模块的输出端连接，负责根据霍尔相位比较模块输出的霍尔相位差进行pid运算，并根据pid运算结果生成控制信号；
20、飞轮控制模块，输入端与pid控制模块的输出端连接，输出端与两个从飞轮连接，飞轮控制模块负责根据pid控制模块输出的控制信号对两个从飞轮进行控制。
21、本专利技术另一方面还提供了一种阵列飞轮的控制方法，用于对以上所述的阵列飞轮进行控制，具体包括如下步骤：
22、s1、航天器控制中心将姿态调整信号传输至控制板，控制板生成主飞轮控制信号；
23、s2、主飞轮接收主飞轮控制信号，并按照主飞轮控制信号运行；
24、s3、控制板采集主飞轮的霍尔信号和若干从飞轮的霍尔信号；
25、s4、控制板对从主飞轮以及若干从飞轮采集的霍尔信号进行分析计算，并根据计算结果生成从飞轮控制信号；从飞轮接收从飞轮控制信号，并按照从飞轮控制信号运行，从而使主飞轮和若干个从飞轮的转速和霍尔相位保持一致。
26、进一步地，所述s4具体包括如下步骤：
27、s41、控制板判断所采集主飞轮的霍尔信号和若干从飞轮的霍尔信号的霍尔相位差是否为零，如果是，则进入到s3中；如果否，则进入到s42中；
28、s42、控制板根据霍尔相位差进行pid运算，并生成从飞轮控制信号；
29、s43、从飞轮接收从飞轮控制信号，并按照从飞轮控制信号运行；从而使主飞轮和若干个从飞轮的转速和霍尔相位保持一致；然后进入到s3中，循环s3至s4，直至阵列飞轮的任务完成。
30、本专利技术的有益效果：
31、1、本专利技术将多个飞轮组合到同一个基座上，用一块控制板控制多个电机同步工作，实现同等数量单电机飞轮盒的功效，相比传统的反作用飞轮结构更加简单，设备成本更低，便于向市面上进行推广；
32、另外，由于本专利技术将多个飞轮组合到同一个飞轮盒，且多个飞轮阵列在基座上，实现了在太空中的姿态调整控制，同时也起到冗余备份和增大力矩的效果，所以本专利技术占用空间和重量更小，解决了现有航天器内部空间拥挤的问题。
33、2、本专利技术提供的阵列飞轮中，包括飞轮组，飞轮组包括多个电机，多个电机中一个电机为主，其他电机为从电机。一个电机按照设定的控制进行转动，霍尔信号捕获模块(即霍尔元件)会产生霍尔信号(即脉冲信号)，而其他两个电机则以此脉冲信号为控制板(即锁相环)的输入源，通过锁相环完成对其他电机的控制；锁相环控制多个电机同步运转，使得控制力矩更加均匀，更加稳定精确。
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1.一种阵列飞轮，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的阵列飞轮，其特征在于，所述飞轮包括：
3.根据权利要求2所述的阵列飞轮，其特征在于，所述支撑架(31)的底部开设有多个第一安装孔，支撑架(31)通过多个第一安装孔以及紧固件可拆卸的安装在基座(1)上。
4.根据权利要求1所述的阵列飞轮，其特征在于，还包括顶部封闭底部开口的壳盖(5)，壳盖(5)扣合在基座(1)上，且飞轮组(3)装纳在壳盖(5)与基座(1)共同形成的第一空间内。
5.根据权利要求4所述的阵列飞轮，其特征在于，所述基座(1)的顶部外圈开设有与壳盖(5)外轮廓相适配的安装槽，壳盖(5)扣合在基座(1)的安装槽内。
6.根据权利要求1所述的阵列飞轮，其特征在于，基座(1)和底盖(2)共同形成有第二空间，第二空间内开设有容纳数据接口(6)的第二安装孔，且数据接口(6)至少部分穿设于第二安装孔内并与控制板(4)电连接。
7.根据权利要求1所述的阵列飞轮，其特征在于，所述飞轮组(3)中飞轮的数量为三个，其中一个飞轮为主飞轮，另外两个飞轮为从飞轮，
8.根据权利要求7所述的阵列飞轮，其特征在于，所述控制板(4)上还集成有：
9.一种阵列飞轮的控制方法，其特征在于，用于对权利要求1至8任一项所述的阵列飞轮进行控制，具体包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述S4具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种阵列飞轮，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的阵列飞轮，其特征在于，所述飞轮包括：
3.根据权利要求2所述的阵列飞轮，其特征在于，所述支撑架(31)的底部开设有多个第一安装孔，支撑架(31)通过多个第一安装孔以及紧固件可拆卸的安装在基座(1)上。
4.根据权利要求1所述的阵列飞轮，其特征在于，还包括顶部封闭底部开口的壳盖(5)，壳盖(5)扣合在基座(1)上，且飞轮组(3)装纳在壳盖(5)与基座(1)共同形成的第一空间内。
5.根据权利要求4所述的阵列飞轮，其特征在于，所述基座(1)的顶部外圈开设有与壳盖(5)外轮廓相适配的安装槽，壳盖(5)扣合在基座(1)的安装槽内。
6.根据权利要求1所述的阵列飞轮，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜金榜，侯建军，田武刚，王建敏，罗哲远，
申请(专利权)人：湖南揽月机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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