卫星扫描驱动机构瞬时角速度控制研究

论文摘要

卫星天线扫描驱动机构是整个卫星系统的核心部件,对卫星的运行姿态和数据的采集起着至关重要的作用。论文在分析了几种交流伺服系统的技术基础上,对模样阶段的驱动机构方案进行了认真的研究与改进,完成电机专用控制器TMS320F240 DSP为核心的系统硬件和软件的改进设计和调试。驱动伺服电机采用绝对位置光电编码器进行位置反馈来实现功角的测量从而完成功角控制。系统通过功角、角速度、电流三闭环结构,实现对伺服电动机稳态运行时瞬时角速度精确控制,通过监测功角进行电机失步检测,并且能够实现电机失步重整步。系统采用程序设计模块化对系统进行分析与研究,系统在驱动控制中采用多边形磁链轨迹法(电压空间矢量法)的控制策略和混合PID控制算法。系统控制软件采用混合编程的方式,即在C语言中嵌入汇编语句,充分发挥汇编语言和C语言各自的优势,实现整个系统的功能要求,达到系统指标要求。试验和数据分析结果证明了该系统运行稳定、可靠,方案设计合理、可行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章绪论
• 1.1课题背景
• 1.2伺服系统概述
• 1.2.1交流伺服系统的发展和现状
• 1.2.2交流伺服系统的组成
• 1.2.3数字伺服系统的实现
• 1.3系统主要技术指标
• 1.4本文主要工作
• 第二章系统总体方案设计
• 2.1系统组成
• 2.2系统主要部件
• 2.2.1伺服驱动电动机的选用
• 2.2.2驱动机构控制器的选用
• 2.2.3伺服驱动电动机位置传感器的选择
• 2.3正弦波永磁同步电动机调速系统
• 2.3.1数学模型
• 2.3.2永磁同步电动机运行特性
• 2.3.3空间电压矢量控制方法
• 2.3.4磁链轨迹的实现
• 2.3.5任意多边形磁链轨迹的生成
• 2.4系统控制策略
• 2.5有限空间矢量份数与舍弃误差的动态补偿
• 2.6功角控制的实现
• 2.6.1功角控制基本原理
• 2.6.2功角的测量
• 2.7闭环的锁相控制
• 2.7.1锁相原理
• 2.7.2转子位置锁相算法
• 2.7.3闭环控制动态结构图
• 2.8电机失步检测和重整步
• 2.8.1同步电动机失步分析
• 2.8.2失步检测和电机重整步
• 2.9课题主要技术难点
• 2.9.1电压空间矢量的实现
• 2.9.2功角控制和电机重整步
• 第三章系统硬件设计
• 3.1系统硬件概述
• 3.2DSP最小系统
• 3.2.1TMS320F240 DSP介绍
• 3.2.2TMS320F240 DSP接口电路
• 3.3电机驱动逻辑信号电路
• 3.3.1驱动逻辑信号电路
• 3.3.2信号死区产生电路
• 3.3.3信号的隔离和驱动
• 3.4逆变电路
• 3.5电源保护和电压检测电路
• 3.6电流检测和保护电路
• 3.7位置反馈电路
• 3.8通讯接口电路
• 3.9硬件抗干扰技术
• 第四章系统软件设计
• 4.1系统软件设计要求
• 4.2系统软件总体结构
• 4.3软件功能模块设计
• 4.3.1初始化主循环
• 4.3.2空间矢量的实现
• 4.3.3电流调节
• 4.3.4瞬时角速度控制
• 4.3.5功角控制
• 4.3.6电机重整步
• 4.3.7系统通讯
• 4.3.8故障检测和系统恢复处理
• 4.4软件抗干扰措施
• 第五章结果分析
• 5.1转动周期测试
• 5.2测试数据
• 5.3测试结果的数学分析
• 5.4电机失步重整步运行测试
• 第六章总结
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 参考文献