小卫星控制系统电子一体化设计
4页1、小卫星控制系统电子一体化设计张怡、王勇、袁利、张笃周航天科技集团五院5 0 2 所摘要:介绍一种将控制系统星载计算机和各种接口电路线路盒等电子线路融为一体的设计思想,它充分体现了小卫星设计的平台化设计,做到了通用性强更好地适应了小卫星的质量轻、体积小、成本低、研制周期短等特点。对控制系统的组成、控制系统电子一体化总体设计思想、接口设计等内容做了重点讨论。主题词:电子一体化、小卫星、控制系统1 引言国内传统卫星控制系统的电子系统一般是由控制计算机、各种敏感器信号处理线路盒、各种执行机构信号驱动线路盒及二次电源分配器等多个独立的部件构成。小卫星控制系统一体化设计采用集成化设计方式,集成了控制计算机、应急处理线路、敏感器采集、执行机构驱动、供配电等电子线路,形成小卫星中心控制单元,大大降低了控制系统电子设备的重量、功耗。中心控制单元以控制计算机为核心,由敏感器L T U 和应急驱动L T U 两个下位机分别管理各种敏感器的信息处理电路和各执行机构的信息处理及驱动线路,优化了系统配置,降低系统开销,适应小卫星技术发展趋势,可以满足各种三轴稳定小卫星的控制需求。2 控制系统组成三轴稳定卫星控制系
2、统一般由姿态敏感器、执行机构、星载计算机以及各种接口线路盒组成,它们和卫星本体一起构成闭环控制回路。姿态敏感器用于测量和确定卫星相对于空间某些已知基准目标的方位,一般包括红外地球敏感器、数字太阳敏感器、模拟太阳敏感器、陀螺、星敏感器、磁强计等。星载计算机则对测得的信息进一步处理后确定卫星姿态,并根据确定的姿态按满足设计要求的控制率给出指令,控制执行机构按控制指令产生所需的控制力矩,星载计算机还具有控制模式切换、故障自主诊断等管理功能和与卫星遥测遥控分系统的接口功能。执行机构按星载计算机的要求产生所需的控制力矩,实现卫星的姿态控制,执行机构一般包括喷气、动量轮、磁力矩器、帆扳驱动机构等部件。各接口线路盒是连接姿态敏感器一星载计算机、执行机构星载计算机的桥梁,兼顾控制系统二次电源的分配,并负责在星载计算机发生故障时能够进行应急处理,确保卫星的姿态稳定和能源保障。因此星载计算机及各接口电路是控制系统的核心。3 小卫星控制系统电子一体化设计小卫星控制系统电子一体化设计将星载控制计算机和姿态敏感器、执行机构的接1 2 1 电路集中成为中心控制单元,能够完成敏感器信号采集、执行机构驱动、供配电管理
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