基于DSP卫星天线伺服控制系统设计

论文题目: 基于DSP卫星天线伺服控制系统设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电力电子与电力传动

作者: 赵汉表

导师: 林辉

关键词: 数字信号处理器,卫星天线,转速伺服,无刷直流电机,模糊

文献来源: 西北工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 卫星天线伺服控制系统是整个卫星系统的核心部件,直接关系到整个卫星系统任务能否完成。本文针对某卫星天线系统高精度转速伺服的要求,提出了一种以基于DSP为控制核心的全数字卫星天线转速伺服系统,分析了其结构组成、控制方案、控制器硬软件设计等问题。该系统以无刷直流电机作为伺服电机,采用双闭环控制策略,实现卫星天线稳速旋转。文中简要介绍了无刷直流电机的工作原理和数学模型,着重分析了PWM调制方式对电机在稳态和换相时的转矩脉动影响,通过模型分析和仿真结果,说明选择pwm on调制方式的原因。在硬件设计部分中,阐述了基于DSPTMS320F2812整个控制器系统的构建,同时对其中的关键部分及有创意部分做了充分分析,给出了部分电路的Pspice仿真波形。在软件设计方面,采用C语言和汇编语言混合编程,介绍了DSP系统初始化环境的建立,详细分析了满足稳速伺服要求的基于全数字双闭环控制策略的应用软件系统,其中,速度调节环采用PID参数Fuzzy自调整控制算法、电流调节环采用积分分离的PI控制算法,并提出了基于参数实时可变型PID控制算法的实现。实验及仿真结果表明,系统硬件和软件设计合理可行,性能稳定、可靠,基本达到了设计所要求的动、静态要求。

论文目录:

第一章绪论

1.1 课题研究背景

1.2 无刷直流电机的发展历史

1.3 无刷直流电机的国内外发展概况

1.4 无刷直流电机的发展趋势

1.5 课题研究过程中的主要工作

1.6 论文的结构安排

第二章伺服系统总体方案设计

2.1 卫星天线伺服系统组成

2.2 伺服电机的确定

2.3 无刷直流电机结构及运行控制

2.3.1 无刷直流电动机的控制系统结构组成

2.3.2 无刷直流电机的导通方式及换相控制

2.3.3 无刷直流电机的四象限运行控制过程

2.4 无刷直流电机的数学模型

2.5 无刷直流电机中的PWM调制方式及对转矩脉动的影响

2.5.1 电磁转矩方程

2.5.2 双斩与单斩调制方式下稳态时电流和转矩分析

2.5.3 pwm_on单斩调制方式下换相转矩脉动分析

2.5.4 基于Matlab的模型建立及不同调制方式下的仿真结果

2.6 控制器方案设计

2.6.1 硬件方案设计

2.6.2 控制器控制策略简介

第三章控制器硬件主要部分详细设计

3.1 控制器的硬件组成

3.2 DSP TMS320F2812最小系统电路设计

3.2.1 DSP最小系统电路

3.3 PWM信号产生及定子换相

3.4 逆变器电路

3.5 隔离及驱动电路

3.6 反馈电流检测电路

3.7 看门狗电路

3.8 系统硬件采用的抗干扰措施

第四章控制器软件设计

4.1 DSP初始化环境建立

4.1.1 存储器分配分析

4.1.2 中断向量设置

4.1.3 系统控制寄存器初始化

4.2 系统应用软件总体结构

4.2.1 A/D采样中断服务程序

4.2.2 电流信号的降噪处理

4.2.3 PWM脉冲产生

4.3 控制器系统控制策略

4.3.1 电流环控制算法

4.3.2 转速调节环控制算法

4.4 软件抗干扰设计

第五章总结与展望

5.1 影响系统性能的因素

5.2 可能的改进措施

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

发布时间: 2005-06-27

参考文献

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