一種航天器物理仿真系統(tǒng)的電源分配系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明一種航天器物理仿真系統(tǒng)的電源分配系統(tǒng)，屬于航天器姿態(tài)控制領域。
【背景技術】
[0002] 探月三期交會對接與樣品轉(zhuǎn)移全物理仿真試驗系統(tǒng)研制過程中，整個試驗系統(tǒng)分 為了 6自由度氣浮臺系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、超平支撐平臺系統(tǒng)、IGPS測量系統(tǒng)等，其中電源系統(tǒng) 要保證整個6自由度氣浮臺系統(tǒng)的供電需求，同時由于6自由度氣浮臺系統(tǒng)的運行范圍較 大（30mX40m)，遠遠大于以往的任何一套航天器姿態(tài)控制分系統(tǒng)物理仿真試驗系統(tǒng)的運 行范圍。因此，此電源系統(tǒng)必須具備多路輸出、遠程監(jiān)控、現(xiàn)場實時監(jiān)控等功能。同時還需 要具備高可靠性和安全性。根據(jù)上述需求，設計了應用于航天器物理仿真試驗系統(tǒng)的電源 分配系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種航天器物理仿真系統(tǒng) 的電源分配系統(tǒng)，以滿足航天器物理仿真試驗系統(tǒng)進行大范圍交會對接操作試驗時系統(tǒng)的 供配電管理和監(jiān)控，該方法工程可行，適用范圍廣。
[0004] 本發(fā)明的技術方案為：
[0005] 一種航天器物理仿真系統(tǒng)的電源分配系統(tǒng)，所述電源分配系統(tǒng)用于給裝在六自由 度氣浮臺上的星上設備進行電源分配和控制，該電源分配系統(tǒng)包括電源遠程監(jiān)控計算機、 臺上控制計算機、地面直流電源、電池組、可視化遙控電源分配箱、DC/DC電源變換器和無線 裝置；
[0006] 所述電源遠程監(jiān)控計算機通過無線裝置與臺上控制計算機進行無線通信，電源遠 程監(jiān)控計算機發(fā)送的遙控指令通過臺上控制計算機轉(zhuǎn)發(fā)給可視化遙控電源分配箱，可視化 遙控電源分配箱根據(jù)接收到的遙控指令選擇電池組或地面直流電源作為供電電源，通過 DC/DC電源變換器為所述裝在六自由度氣浮臺上的星上設備供電，同時，可視化遙控電源分 配箱還采集各個星上設備的工作電壓和電流，并且發(fā)送給臺上控制計算機，臺上控制計算 機通過無線裝置將所述各個星上設備的工作電壓和電流信息發(fā)送給電源遠程監(jiān)控計算機 進行存儲和顯示，對各個星上設備進行實時監(jiān)測；
[0007] 所述可視化遙控電源分配箱包括熔斷器FU、開關S1、開關S2、二極管D1、二極管 D2、電流表PA1、電流表PA2、電壓表PV1、電壓表PV2、電流變送器IT1、電流變送器IT2、電壓 變送器XT1、電壓變送器XT2、繼電器KV、第一AD變換器、第二AD變換器、第三AD變換器、第 四AD變換器、第一FPGA和第二FPGA;
[0008] 電池組的輸出信號通過開關S1連接到開關S2的常開觸點上，二極管D1并聯(lián)在開 關S1的兩端，地面直流電源的輸出信號通過開關S2連接到熔斷器FU的一端，二極管D2并 聯(lián)在開關S2的兩端；熔斷器FU的另一端通過電壓表PV1接地，同時，熔斷器FU的另一端還 通過電流表PA1連接電流變送器IT1的正極，電流變送器IT1的信號端通過第一AD變換器 連接到第一FPGA的10 口，電流變送器IT1的負極同時連接電壓變送器XT1的正極和繼電 器KV的正極，電壓變送器XT1的信號端通過第二AD變換器連接第一FPGA的10 口，電壓變 送器XT1的負極接地，繼電器KV的控制端接第二FPGA的10 口，繼電器KV的負極連接電壓 表PV2的正極和電流表PA2的正極，電壓表PV2的負極接入公共地，電流表PA2的負極連接 電流變送器IT2的正極，電流變送器IT2的信號端通過第三AD變換器連接第二FPGA的10 口，電流變送器IT2的負極接電壓變送器XT2的正極的同時，也作為可視化遙控電源分配箱 的輸出端，電壓變送器XT2的負極通過第四AD變換器連接第二FPGA的10 口，第一FPGA與 第二FPGA通過內(nèi)部通訊總線連接，第一FPGA1通過RS422通訊口與外部通訊。
[0009] 當所述裝在六自由度氣浮臺上的星上設備進行在軌仿真試驗時，電池組通過可視 化遙控電源分配箱為各個星上設備供電；當所述裝在六自由度氣浮臺上的星上設備未進行 在軌仿真試驗時，地面直流電源通過可視化遙控電源分配箱為各個星上設備供電。
[0010] 所述臺上控制計算機通過無線裝置將所述各個星上設備的工作電壓和電流信息 發(fā)送給電源遠程監(jiān)控計算機，通過如下方式進行：
[0011] 數(shù)據(jù)傳輸格式見下表：
[0012] 表一：數(shù)據(jù)格式
[0013]
【主權項】
1. 一種航天器物理仿真系統(tǒng)的電源分配系統(tǒng)，其特征在于：所述電源分配系統(tǒng)用于給 裝在六自由度氣浮臺上的星上設備進行電源分配和控制，該電源分配系統(tǒng)包括電源遠程監(jiān) 控計算機、臺上控制計算機、地面直流電源、電池組、可視化遙控電源分配箱、DC/DC電源變 換器和無線裝置； 所述電源遠程監(jiān)控計算機通過無線裝置與臺上控制計算機進行無線通信，電源遠程監(jiān) 控計算機發(fā)送的遙控指令通過臺上控制計算機轉(zhuǎn)發(fā)給可視化遙控電源分配箱，可視化遙控 電源分配箱根據(jù)接收到的遙控指令選擇電池組或地面直流電源作為供電電源，通過DC/DC 電源變換器為所述裝在六自由度氣浮臺上的星上設備供電，同時，可視化遙控電源分配箱 還采集各個星上設備的工作電壓和電流，并且發(fā)送給臺上控制計算機，臺上控制計算機通 過無線裝置將所述各個星上設備的工作電壓和電流信息發(fā)送給電源遠程監(jiān)控計算機進行 存儲和顯示，對各個星上設備進行實時監(jiān)測； 所述可視化遙控電源分配箱包括熔斷器FU、開關S1、開關S2、二極管D1、二極管D2、電 流表PA1、電流表PA2、電壓表PV1、電壓表PV2、電流變送器IT1、電流變送器IT2、電壓變送 器XT1、電壓變送器XT2、繼電器KV、第一 AD變換器、第二AD變換器、第三AD變換器、第四 AD變換器、第一 FPGA和第二FPGA ; 電池組的輸出信號通過開關Sl連接到開關S2的常開觸點上，二極管Dl并聯(lián)在開關Sl 的兩端，地面直流電源的輸出信號通過開關S2連接到熔斷器FU的一端，二極管D2并聯(lián)在 開關S2的兩端；熔斷器FU的另一端通過電壓表PVl接地，同時，熔斷器FU的另一端還通過 電流表PAl連接電流變送器ITl的正極，電流變送器ITl的信號端通過第一 AD變換器連接 到第一 FPGA的IO 口，電流變送器ITl的負極同時連接電壓變送器XTl的正極和繼電器KV 的正極，電壓變送器XTl的信號端通過第二AD變換器連接第一 FPGA的IO 口，電壓變送器 XTl的負極接地，繼電器KV的控制端接第二FPGA的IO 口，繼電器KV的負極連接電壓表PV2 的正極和電流表PA2的正極，電壓表PV2的負極接入公共地，電流表PA2的負極連接電流變 送器IT2的正極，電流變送器IT2的信號端通過第三AD變換器連接第二FPGA的IO 口，電 流變送器IT2的負極接電壓變送器XT2的正極的同時，也作為可視化遙控電源分配箱的輸 出端，電壓變送器XT2的負極通過第四AD變換器連接第二FPGA的IO 口，第一 FPGA與第二 FPGA通過內(nèi)部通訊總線連接，第一 FPGAl通過RS422通訊口與外部通訊。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種航天器物理仿真系統(tǒng)的電源分配系統(tǒng)，其特征在于：當 所述裝在六自由度氣浮臺上的星上設備進行在軌仿真試驗時，電池組通過可視化遙控電源 分配箱為各個星上設備供電；當所述裝在六自由度氣浮臺上的星上設備未進行在軌仿真試 驗時，地面直流電源通過可視化遙控電源分配箱為各個星上設備供電。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種航天器物理仿真系統(tǒng)的電源分配系統(tǒng)，其特征在于：所 述臺上控制計算機通過無線裝置將所述各個星上設備的工作電壓和電流信息發(fā)送給電源 遠程監(jiān)控計算機，通過如下方式進行： 數(shù)據(jù)傳輸格式見下表： 表一：數(shù)據(jù)格式
其中，N為正整數(shù) 幀頭：2字節(jié)，定義碼55AA; 指令碼：各種功能的實現(xiàn)代碼，定義見表2 ; 長度：是表示第四部分數(shù)據(jù)塊"數(shù)據(jù)"的字節(jié)數(shù)； 數(shù)據(jù)：發(fā)送幀中，數(shù)據(jù)為1個字節(jié)"0x00"或2個字節(jié)"輸出模塊地址+輸出端口號"，返 回幀中，數(shù)據(jù)的定義見表2; 校驗：幀頭、指令碼、長度、數(shù)據(jù)的累加和； 表二：指令及數(shù)據(jù)定義
【專利摘要】一種航天器物理仿真系統(tǒng)的電源分配系統(tǒng)，針對大型復雜航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)物理仿真試驗系統(tǒng)中的設備用電問題：一方面是如何便捷有效的為試驗系統(tǒng)中的設備提供可靠的能源，一方面是如何在實際試驗過程中能夠及時有效的發(fā)現(xiàn)設備用電異常并具備快速響應能力，尤其是在以氣浮臺為主體的試驗系統(tǒng)中，人員接近試驗系統(tǒng)時就會對試驗系統(tǒng)帶來較大干擾而導致試驗失敗。本發(fā)明以模塊化概念和自由組合為基礎，結合無線通訊技術、總線技術和虛擬儀表技術，研制了以可視化遙控電源分配箱為核心的電源分配系統(tǒng)，該系統(tǒng)工程實施簡單，推廣應用前景良好。
【IPC分類】H02J13-00
【公開號】CN104868595
【申請?zhí)枴緾N201510257466
【發(fā)明人】郝永波, 張勇智, 牟小剛, 朱志斌, 丁泳鑫, 段文杰
【申請人】北京控制工程研究所
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月19日