论文部分内容阅读
在卫星控制系统中采用半物理仿真技术进行科研实验,可以提高整个系统的可靠性,缩短研制周期,节约科研经费。在系统的验证和方案的设计阶段,多采用半物理仿真测试了解各部分组件的特性。在仿真过程中我们可以发现设计中的不足,进行及时修正并确定最终的方案。本文重点研究了基于xPC Target的微小卫星半物理仿真平台地设计与实现,并采用卫星姿态控制系统模型验证了本文搭建的半物理实时仿真环境的可靠性与实时性。首先,本文在介绍了微小卫星技术与半物理仿真技术发展的基础上,阐明了在卫星控制系统中采用半物理仿真技术的重要意义,并针对于卫星控系统的性能要求确定了实时仿真方案。其次,基于卫星纯数学仿真系统,采用部分实际卫星组件替代了系统中相应的软件模块,构成了卫星控制系统的半物理仿真平台。通过阐述几种常用的实时仿真方案并对它们进行优劣势的分析,最终确定本次半物理实时仿真系统选择MATLAB RTW xPC Target方案,同时对于xPC Target快速原型技术的相关知识做了详细地说明,着重的分析了环境的实时性与可靠性。并在PC104实时仿真机上采用xPC Target实时内核搭建实时仿真环境并详细说明了应用xPC Target建立半物理实时仿真环境的方法并对环境的可靠性与实时性进行了初步的检测。再次,在MATLAB/Simulink软件中,基于xPC Target实时内核下利用S函数编写了CAN接收模块、CAN发送模块与CAN初始化模块。同时将卫星姿态控制系统所需要的执行机构、敏感器与控制器等数学模型进行C代码的编写与封装构成了卫星闭环控制系统。最后,在控制系统中引入反作用飞轮模拟器替代数学模型,构成卫星姿态控制系统的半物理仿真闭环回路。在PC104实时仿真机下的xPC Target的半物理环境中对系统进行了测试验证,结果表明基于PC104实时仿真机下设计的半物理仿真平台具有高可靠性与高实时性。