反作用飞轮高温保护控制的方法及系统与流程

本发明涉及航天飞行器姿态控制的，尤其涉及一种反作用飞轮高温保护控制的方法，以及一种反作用飞轮高温保护控制的系统。

背景技术：

1、随着商业航天产业的蓬勃发展，商业卫星的数量越来越多。反作用飞轮是卫星姿态与轨道控制系统的重要执行部件之一，它根据角动量交换原理来控制卫星姿态，通过反作用飞轮的加速或者减速产生力矩，实现卫星姿态的控制。

2、反作用飞轮产品是集精密机械、电力电子、自动控制、空间可靠性设计等集成一体化的高精密空间应用产品。反作用飞轮在卫星中正常工作时，一直处于加电工作状态，飞轮电机轴承、控制器大功率器件（如mos管）运行会产生热量，特别是卫星姿态需持续大幅度调整时，反作用飞轮会长时间工作在大电流工况下，热量会快速增加并累积，受反作用飞轮工作环境等各方面因素影响，在轴承或大功率器件积累的热量来不及散出时，温度会快速上升，反作用飞轮的电机寿命会大大减少，或大功率器件会烧毁。

3、目前反作用飞轮在高温过热状态，反作用飞轮的电机寿命会大大减少，或大功率器件会烧毁。飞轮受损后不能正常响应卫星姿控计算机的指令，即不能输出满足卫星姿控要求的角动量，影响到卫星的正常工作。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种反作用飞轮高温保护控制的方法，其能够保证反作用飞轮不会因为高温造成损伤。

2、本发明的技术方案是：这种反作用飞轮高温保护控制的方法，其包括以下步骤：

3、（1）反作用飞轮以指定力矩t0运行；

4、（2）控制器设定温度保护点温度t0、停止输出力矩温度t1；

5、（3）温度传感器按照检测周期测量反作用飞轮内部温度t；

6、（4）如果t0＜t＜t1，执行步骤（5）；如果t1＜t，执行步骤（6）；

7、（5）进入温度保护模式，温度保护模式下反作用飞轮降低输出力矩t运行，输出力矩t随内部温度t的升高而降低，跳转到步骤（7）；

8、（6）反作用飞轮稳态运行，输出力矩t为0，停止输出力矩；

9、（7）控制器进行pi控制，输出控制信号；

10、（8）电机按控制信号运转，完成输出力矩控制。

11、本发明无需卫星姿控计算机参与控制，反作用飞轮自身在无外界信号输入工况下也可自行判断反作用飞轮状态进行保护，在卫星姿态持续大幅度调整时，本发明能够有效限制反作用飞轮长时间、大电流工况时热量的累加，避免反作用飞轮电机轴承或大功率器件因高温造成损坏。

12、还提供了一种反作用飞轮高温保护控制的系统，其包括：

13、温度传感器，其设置在反作用飞轮内部，按照检测周期测量反作用飞轮内部的内部温度t；

14、控制器，其通过控制电源对电机的输出电流来控制电机的输出力矩，并且其包括：温度设置模块、判断模块、温度保护模块、稳态运行模块、过温补偿模块；

15、温度设置模块，其设定温度保护点温度t0、停止输出力矩温度t1；

16、判断模块，其判断内部温度t，如果t0＜t＜t1，执行温度保护模块；如果t1＜t，执行稳态运行模块；

17、温度保护模块，温度保护模式下反作用飞轮降低输出力矩t运行，输出力矩t随内部温度t的升高而降低；

18、稳态运行模块，反作用飞轮稳态运行，停止输出力矩；

19、保护补偿模块，当外界环境温度t环输入时，t环＜t0，反作用飞轮在温度保护模式下，根据环境温度对力矩衰减进行补偿。

1.反作用飞轮高温保护控制的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的反作用飞轮高温保护控制的方法，其特征在于：所述步骤（5）中的温度保护模式在上电后默认打开，通过遥控指令关闭。

3.根据权利要求1所述的反作用飞轮高温保护控制的方法，其特征在于：当外界环境温度t环输入时，所述步骤（5）还包括步骤（5.1）：

4.根据权利要求1所述的反作用飞轮高温保护控制的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，温度传感器设置在电机的轴系位置和控制器的大功率部件位置，反作用飞轮内部温度t取两个位置温度的较大值或取两个位置温度的平均值。

5.根据权利要求1所述的反作用飞轮高温保护控制的方法，其特征在于：所述步骤（3）中的检测周期为1秒。

6.根据权利要求1所述的反作用飞轮高温保护控制的方法，其特征在于：所述步骤（5）中，反作用飞轮在温度保护模式下，t满足以下关系：t=t0（1-（t-t0）/（t1-t0））。

7.根据权利要求3所述的反作用飞轮高温保护控制的方法，其特征在于：所述步骤（5.1）中，t环＜t0，t满足以下关系：t=t0（1-k（t-t0）/（t1-t0）），k=（0.5~1.5）t0/（t0-t环）。

8.根据权利要求7所述的反作用飞轮高温保护控制的方法，其特征在于：所述步骤（5.1）中，t2为基准环境温度，外界环境温度在t2时不进行环境温度补偿，k=1；在外界环境温度高于t2时，输出力矩t衰减比之前没接收环境温度时更大，k＞1；在外界环境温度低于t2时，输出力矩t衰减比之前没接收环境温度时更小，k＜1。

9.根据权利要求7所述的反作用飞轮高温保护控制的方法，其特征在于：所述步骤（5.1）中，t0取值在60℃~100℃范围内，t1取值在100℃~140℃范围内，根据反作用飞轮工作条件和反作用飞轮性能参数进行调整。

10.反作用飞轮高温保护控制的系统，其特征在于：其包括：