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题目:卫星一次电源控制器仿真软件设计

关键词:卫星电源控制器,仿真,Matlab/Simulink,VxWorks,实时操作系统

  摘要

卫星电源系统是卫星的关键分系统之一,它担负着为卫星的其它分系统和有效载荷提供能量的重要任务。电源分系统性能指标的高低优劣会对卫星运行状态起到举足轻重的作用,因此,研究卫星一次电源控制器仿真平台尤为重要。本文针对卫星供电系统的要求,建立了卫星一次电源控制器的分布式数学仿真平台,并在VxWorks环境下进行了卫星一次电源分系统的仿真验证。首先,利用Matlab/Simulink建模工具分别建立了主误差放大器、充电控制器、放电控制器、分流调节器的数学模型,并利用RTW代码转换模块将模型转化为C代码。其次,在进行了单机下的仿真验证后,通过在Tornado下实现代码移植,与航天五院的通用航天器仿真平台其他相关模块如卫星轨道及太阳阵模块、蓄电池组模块、动力及负载等其他相关模块进行分布式联调。为保证仿真平台的实时性,操作系统选用了VxWorks嵌入式实时操作系统,仿真节点之间的数据传输则是通过高速光纤网来实现。最后,采用该仿真平台方案,结合多种型号卫星电源分系统需求,进行了地面环境下的半物理仿真的供电仿真验证,完成了光照期太阳阵向负载供电和对蓄电池组充电以及阴影期蓄电池组向负载放电的试验,并给出了仿真结果。仿真结果表明:太阳电池阵,蓄电池组的功率、电流、电压输出都符合卫星的供电要求,充放电等情况的曲线,显示直观效果,且都满足星上设备需求。说明基于VxWorks的分布式仿真方案适用于卫星电源分系统的仿真。