利用尾巴调整指向的卫星仿生姿态控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用尾巴调整指向的卫星仿生姿态控制装置，包括卫星本体、万向节指向控制器、方形太阳帆板、三个方向的磁力矩器；其中方形太阳帆板通过万向节指向控制器连接卫星本体，万向节指向控制器包括两个轴向转动调整，每个轴向转动调整包括转动轴、步进电机、码盘、导电滑环；磁力矩器由二个磁棒和一个磁盘构成，两个磁棒安装在方形太阳帆板的两个边上，磁盘帖在方形太阳帆板背面。本实用新型结构简单，在重力梯度稳定的基础上，仿照猫科动物扑在空中时控制身体的方式，利用必备的太阳帆板与本体的相对运动控制卫星本体的指向，使卫星具有姿态机动能力，可以观察指定的目标。
【专利说明】
利用尾巴调整指向的卫星仿生姿态控制装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及到卫星的仿生姿态控制装置。特别是对指向精度要求不高，长期对地指向、具有细长体形的微小卫星姿态控制装置。
【背景技术】
[0002]微小化是卫星发展趋势，立方星是指10厘米见方为基本单位的卫星，立方星标准的定义，使研制卫星不再是普通人遥不可及的事了，大学生甚至中学生都可以研制出微小卫星。
[0003]姿态控制是保证卫星上照相机等有指向要求的部件能针对特点目标进行观察的基础。传统的三轴稳定卫星需要多个飞轮、多个推力器等装置完成指向控制，系统复杂，重量大、成本高。在重力梯度作用下，细长体，特别是哑铃型的卫星，本身就是对地稳定的。但重力梯度稳定卫星没有姿态机动能力，不能完成给定点观察任务。
[0004]动物的尾巴都有保持平衡的功能，特别是猫科动物，扑在空中时完全是利用尾巴调整身体姿态。猫在空中的运动与卫星飞行情况类似，都是处于没有外力与外力矩的状态。卫星本身就必须要有太阳帆板来供电，在重力梯度稳定卫星的基础上，仿照动物姿态控制方式，将太阳帆板作为卫星的尾巴，就可以完成卫星本体指向控制功能了。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于为卫星，特别立方星大小的微小卫星提供一种结构简单的姿态指向控制装置，使卫星上具备姿态机动能力，可以观察指定的目标。
[0006]为实现上述目标，本实用新型采用的技术方案为:利用尾巴调整指向的卫星仿生姿态控制装置，包括卫星本体、万向节指向控制器、方形太阳帆板、三个方向的磁力矩器;其中方形太阳帆板通过万向节指向控制器连接卫星本体，万向节指向控制器包括纵向、横向两个轴向转动调整装置，每个轴向转动调整装置包括转动轴、步进电机、码盘、导电滑环;磁力矩器由两个磁棒和一个磁盘构成，两个磁棒安装在方形太阳帆板的两个边上，磁盘帖在方形太阳帆板背面。
[0007]本实用新型的优点在于:
[0008]本实用新型在重力梯度稳定卫星的基础上，仿照猫科动物扑在空中时控制身体的方式，利用必备的太阳帆板与本体的相对运动控制卫星本体的指向，使卫星具有姿态机动能力，可以观察指定的目标。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型一种利用尾巴调整指向的卫星仿生姿态控制装置的结构示意图，其中，I为卫星本体，2为万向节指向控制器，3为方形太阳帆板，4为磁力矩器，21为转动轴，22为步进电机，23为码盘，24为导电滑环，41、42为二个磁棒，43为磁盘。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图以及【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0011]如图1所示，本实用新型利用尾巴调整指向的卫星仿生姿态控制装置包括卫星本体1、万向节指向控制器2、方形太阳帆板3、三个方向的磁力矩器4;其中方形太阳帆板3通过两个自由度的万向节指向控制器2连接卫星本体I，磁力矩器4安装在方形太阳帆板3上。
[0012]万向节指向控制器2包括两个轴向转动调整装置，对地的纵轴控制机构可以360角任意旋转，与纵轴垂直的横轴控制机构只需要有限的转角。每个轴向转动调整装置包括转动轴21、步进电机22、码盘23、导电滑环24。方形太阳帆板3和码盘23固连在转动轴21上，转动轴21与步进电机22直接相连，步进电机22工作时带动转动轴21旋转，进而带动码盘23和方形太阳帆板3转动。
[0013]磁力矩器4由二个磁棒41、42和一个磁盘43构成，两个磁棒41、42安装在方形太阳帆板3的两个边上，磁盘43帖在太阳帆板3背面。
[0014]本实用新型工作时，在正常对地工作模式下，横轴转角为零，只纵轴转动，保持帆板法线方向尽可能的指向太阳。在姿态机动模式下，控制器根据太阳帆板和卫星本体的惯量比，算出纵轴和横轴需要转动的角度，码盘测出当前的转角，由步进电机修正角度偏差。在这两种模式下，都是由磁力矩器完成卫星角速度阻尼，导电滑环完成太阳帆板和卫星本体间的电传输。
[0015]本实用新型充当卫星姿态机动控制的执行机构，需要和卫星上的其它系统协同工作。需要卫星供电系统为电机提供动力，需要卫星热控系统保持装置的温度在可工作范围内，需要敏感器测量出卫星的姿态偏差并由控制器给本执行机构发送指令。
【主权项】
1.一种利用尾巴调整指向的卫星仿生姿态控制装置，其特征在于，该装置包括卫星本体(1)、万向节指向控制器(2)、方形太阳帆板(3)、三个方向的磁力矩器(4);其中方形太阳帆板(3)通过万向节指向控制器(2)连接卫星本体，万向节指向控制器包括纵向、横向两个轴向转动调整装置，每个轴向转动调整装置包括转动轴(21)、步进电机(22)、码盘(23)、导电滑环(24);磁力矩器由两个磁棒和一个磁盘构成，两个磁棒安装在方形太阳帆板的两个边上，磁盘贴在太阳帆板背面。
【文档编号】B64G1/24GK205602152SQ201620428973
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】董若兰
【申请人】董若兰