卫星装配定位器平台智能调平系统设计

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1、嗣t技术碍宪2012年6月第3期卫星装配定位器平台智能调平系统设计张文捷王海峰戴军(北京卫星制造厂，北京100190)摘要：为了实现卫星装配定位平台水平调节的高效自动化，对平台自动调平的算法和实现过程进行了研究，提出了一种中心点不动的调平算法和一种解决“虚腿”问题的方法，制定了基于“PC+运动控制卡”的控制方案，应用本方案设计的智能调平平台达到了较高的调节精度。关键词：卫星；平台；调平系统；运动控制卡DesignofAutomaticAdjustLevelSystemforSatelliteAssemblyPositioningPlatf

2、ormZhangWenjieWangHaifengDaiJun(BeijingSpacecrafts，Beijing100190)Abstract：Inordertoachieveefficientautomationofasatelliteassemblypositioningplatform，thealgorithrnoftheautomaticlevelplatformandtherealizationoftheprocesswerestudied．AkindofcenterpointfixedLevelingAlgorithman

3、dasolutionof“virtualleg’’problemweredevelopedbasedonthe“PC‘motioncontrolcard’’controlschemeapplicationoftheschemedesign．Intelligentlevelingplatformachieveshighregulationprecision．Keywords：satellite；platform：adjustlevel；motioncontrolcard1引言卫星装配定位器主要应用在整星总装测试阶段，完成卫星的常规舱段垂直对

4、接、大型组部件精密对接、整星精密吊装对接等作业。在卫星吊装作业前需对卫星装配定位器平台进行水平调节，使之达到规定的水平度要求，传统的调节方法是操作人员人工观察卫星装配定位器上水平仪的水泡位置，手动调节位于平台四角的螺旋升降机，直到水泡位于正中位置。人工调平方式调整时间长，误差也较大。为了适应新型航天器系列化、批量化的研制需求，有关部门提出了具有平台水平自动调节、质心测量、自身旋转自动控制以及对接面信息数字化捕获等功能的新型卫星装配定位器的研制要求，其中平台的自动调平系统是整个设计的关键部分。2调平系统总体设计2．1平台的结构布局根据卫星装

5、配定位器的总体要求，定位器平台为采用2mx2m的正方形框架式结构，为了便于移动平台，在平台的4角各安装一个万向轮，平台的设计载重为2t。常见的调平平台大多采用3点支撑或4点支撑方式，也有采用更多支撑点的，比如6点以上的调平平台，支撑点的多少决定了平台调平过程的难易程度。其中3支撑点平台的调平最容易实现且结构简单，成本较低，但是3支撑点平台的稳定性差，容易倾覆。相比较而言，采用4点或更多点支撑的平台稳定性更好、抗倾覆能力更强，但在调平过程中可能存在静不定问题，产生所谓的“虚腿”现象，即有一个或多个作者简介：张文捷(1％7-)，高工．无线电技

6、术专业；研究方向：伺服驱动与控制。收稿日期：2012-'02—23一▲．一●．支撑点不受力或者悬空，当平台承重时容易引起翻台，造成重大事故。同时静不定次数越高，系统越复杂。综上所述，结合卫星装配定位器对平台稳定性、调平精度、系统成本的要求，设计调平系统采用对称矩形的4点支撑调平方式，并采取措施解决“虚腿”问题。4个支撑点布置在平台的4角，位于万向轮的内侧。强电子水平仪步进电机图1卫星装配定位器平台结构示意图支点的执行机构可选择液压方式或电动方式，液压系统具有承载力大、控制方便等优点，同时液压系统也存在价格高、能量损失大、结构复杂、存在泄漏

7、和维护问题等缺点。考虑到卫星装配定位器是在具有净化等级的总装厂房使用，因此选择电动方式。具体方法是采用螺旋升降机作为支腿，用步进电机作为动力执行部件，步进电机由脉冲信号驱动，便于实现自动控制。平台的水平度测量采用一个两轴的电子水平仪，两测量轴互相垂直，电子水平仪水平安装在平台上。此外在支撑点的上下行程极限设置了磁感应式接近开关，以防止电机超程而损坏支撑点的机械部分，整个平台的结构见图1。2．2控制系统组成卫星装配定位器采用一台工控机作为系统主机，计算机通过软件实现对各被监测对象数据的采集、处理分析、故障报警等操作，同时主机还要完成人机界面

8、、文件管理等功能。电子水平仪的输出信号以RS232串口方式传送给主机，由于卫星装配定位器上还使用了多个传感器，均以串口方式与主机通信，因此在主机上使用了一块PCI接口的多串口卡作为数据采集模块