高精度星敏感器二轴标定转台的设计

　　引言

　　随着航天技术的发展，对航天飞行器姿态的控制越来越多地采用星敏感器来实现，因此，对星敏感器的精度检测标定就显得越来越重要。在对星敏感器的精度标定指标中，有一项最重要的指标就是对天空恒星之间的星角距的标定，其标定测量的精度越高，对飞行器判断所处空间位置的准确性就越高.针对这一指标，我们采用高精度二轴转台的设计方案，其基本的原理设计方案如下。

　　采用地平式经纬仪结构的二轴转台，将被评定的星敏感探头放置到二轴转台的中心，用一台单星模拟器与之配合，相对单星模拟器，转台转动某一角度，就可以达到对星敏感器探头进行静态标定的目的。如果使转台以某一角速度恒速转动，而转台在转动过程中随时能提供转台当前的瞬时角位置，此时就可对星敏感器探头作静、动态标定。

　　根据星敏感器对星间角距测量的指标及未来发展趋势，对标定星敏感器的二轴转台测角精度提出了更高的要求，其精度指标要求如下:

　　(l)工作台面有效尺寸中300mm;

　　(2)工作范围:方位、俯仰两轴工作范围均为士25“:

　　(3)测角精度:方位、俯仰测角极限误差均为‘0.7角秒;

　　(4)两轴不垂直度幼”;

　　(5)两轴不相交度‘0.osmm;

　　(6)低速平稳性在0.5一1转/，J、时范围内引%;

　　(7)承载能力20kg。

　　1结构设计

　　根据转台的测角精度指标要求，我们采用地平式经纬仪结构，它由机架(具有垂直和水平轴)、2个角度基准器(分别安装在二根轴上)、传动控制部分力矩电机及驱动控制部分组成。其结构原理如图1所示。

　　2关键单元技术的实现

　　2.1角度基准器的设计

光栅信号质量，电路差分消直流电平高倍率插补等技术措施获得高测角精度和高分辨率。

　　具体设计参数指标:

　　2.2传动系统设计

　　为实现本系统低速平稳性要求，选用力矩电机穿轴直驱动系统，力矩电机功率主要考虑水平轴工作台载荷不平衡时的驱动力矩并需有一定的余量，允许转台不平衡力为10N，此时力矩为一ONxl40mm=l·4N·m。

　　选用力矩为24.5N·m电机，型号是250LYR04，主要参数如下:

　　连续堵转电压34V;电源4.IV;转矩24.5N，m;最大空载转速90r/min，电气时间常数Zms。

　　3系统误差分析

　　采用四头读数系统，相邻二头模拟量相加，对径数字量相加，角读数头取四路正余弦信号差分放大消直流电平;相邻二头(90’分布)，模拟量相加消长周期误差，模拟量相加的二头再数字量相加消长周期误差及盘子偏心误差。四头法精度分析: