导言
在卫星姿势和轨迹操控核算机(AOCC)分体系的规划和室内联调阶段，为便利体系调试，需规划动量轮模仿器，模仿履行机构动量轮所决议的卫星姿势和操控作用，替代实在部件进行分体系的开环和闭环实验。
动量轮模仿器的体系结构和功用
本模仿器的中心处理芯片选用TI的TMS320VC33(以下简称VC33)，该芯片是一款高功用、高性价比的32位浮点DSP|0″>DSP处理器。体系结构如图1所示。
动量轮模仿器是卫星操控体系地上测验设备的一部分，首要完结对来自AOCC的操控指令和操控电压的辨认，然后依照操控指令和操控电压模仿动量轮的滚动状况，向卫星和地检设备输出转速脉冲、作业状况、滚动状况和电枢电流模仿信号。
动量轮模仿器具有开关量输入／输出接口和模仿量输入／输出接口，并配有接触显现液晶屏，用于设备自检或工作时，操控和显现动量轮模仿器的开关信号状况和角速度。此外，在接触显现液晶屏上能够挑选模仿两种不同滚动惯量的动量轮。
动量轮模仿器的硬件规划
DSP的选型：本体系模仿某卫星4个动量轮的工作，首要作业为：收集4路互相独立的差分操控电压，按轮角速度公式ω=ω+Ut×K×t／J(ω为动量轮角速度，Ut为动量轮输入操控电压，t为动量轮运算周期，K为份额常数，J为动量轮滚动惯量)核算后，以24个脉冲／转输出转速频率，并调理成地检设备要求的幅值。这儿的核算需求挑选高速且支撑浮点运算的处理器。
VC33是32位浮点处理器，其功用结构与C31类似，但由于在时钟、电源、存储区规划上做了优化，其作业速度更快(每条指令履行只需13ns)、功耗更小，并集成了较大的片内存储区。别的，VC33价格较低(约120元，比TI公司的6X系列的同功用浮点DSP低许多)。VC33配以CPLD EPM7128，做以逻辑操控计划的归纳目标较为抱负。
动量轮操控电压的收集：14位ADC芯片MAX125具有A、B两组信号输入端，每组4个输入通道，内置4路同步采样坚持器。在实践使用中别离收集来自主、备AOCC的各4路操控电压，将其经过阻抗匹配后，连接到MAX125的输入端，转化成果送给DSP处理。CPLD供给ADC的操控信号，在逻辑内部完结对ADC发动信号、转化通道的挑选。
电枢电流输出：上述DSP核算成果并行传送给逻辑芯片EPM7128，DSP经过逻辑芯片完结对DAC7615的片选、时钟、数据和发动转化的操控；DAC7615是12位串行数字量输入，4路单端电压输出的DAC，D／A转化速率为76ksps×4通道，转化精度为±0.1％FSR。本规划中，将其装备为单极性0～2.5V输出，再经运算放大器做阻抗匹配后，构成0～4V的电枢电流信号输出到地上测验体系。
关于AOCC的操控指令，经相应电平转化电路后，连接到CPLD辨认，然后送给DSP处理。关于滚动状况和电源状况，则依据DSP核算成果输出；外扩串口操控芯片16C2552，与接触显现液晶屏进行通讯，将轮转速及状况进行显现。VC33的浮点运算才能为120MIPS，彻底满意转速脉冲的核算要求。两种动量轮的挑选开关规划在接触显现液晶屏上，经过串口将不同的轮滚动惯量特征送给DSP处理。
一切数字输入信号均为比较器接入，一切数字输出信号都为三极管驱动输出，操控指令为0／12V数字信号，转速脉冲为0／12V数字信号，电源状况和转速方向为0和开路两种状况数字信号。
动量轮模仿器软件结构
动量轮模仿器软件首要是指DSP的使用程序，图2为其软件主程序流程图。
DSP主程序完结操控信号的收集、角速度运算和各种特征指示量的输出，以及与液晶屏的通讯。并判别体系是作业在自检状况仍是模仿轮工作状况，依状况操控，体系收集数据或提取接触屏键入的数据，以便做角速度和视点的核算。
电枢电流和液晶屏的显现数据1s改写一次。轮的滚动视点是角速度对时间的积分，在1μs守时中止服务程序中完结，如图3所示。转速频率以24个脉冲／转输出时，每个脉冲代表360／24=15°，占空比为50％，每隔7.5°角频率端口翻转一次。
动量轮模仿器的工作作用
动量轮模仿器作为卫星操控体系地上测验设备的组成部分，完结了预期的功用：在地上测验设备移动后，对地上测验设备进行全面快速自检，保证其与卫星对接时不会损坏卫星电路，以便正确测验卫星数据；模仿动量轮部件，经收集和运算后输出依照操控力矩的巨细和方向改变的转速脉冲。
本模仿器成功模仿了动量轮部件，已经过了用户检验，并使用在了某类型卫星的AOCC分体系和整星实验的测验项目中。
结语
以高功用浮点DSP芯片TMS320VC33为中心，以CPLD为辅助规划的动量轮模仿器，具有多种端口，硬件简略，只占用了一块APCI板卡的面积。该体系对浮点运算才能要求高的范畴具有很好的参考价值。
