磁懸浮控制力矩陀螺高速轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、磁懸浮控制力矩陀螺是一種先進(jìn)的姿態(tài)控制執(zhí)行部件，具有振動(dòng)噪聲低、輸出力矩精度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)磁懸浮控制力矩陀螺中飛輪子系統(tǒng)在高轉(zhuǎn)速下高精度穩(wěn)速的運(yùn)行要求，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)，并基于FPGA予以實(shí)現(xiàn)。論文的主要研究工作如下：
　　論文首先對(duì)磁懸浮控制力矩陀螺飛輪系統(tǒng)進(jìn)行了分析與建模。介紹了飛輪電機(jī)的基本組成和工作原理，采用相變量法，建立了其數(shù)學(xué)模型，給出了其傳遞函數(shù)框圖，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)無(wú)刷

2、直流電機(jī)的運(yùn)行特性進(jìn)行了分析。介紹了鎖相環(huán)速度控制原理，分析了其基本結(jié)構(gòu)并分別給出了鑒頻鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器的數(shù)學(xué)模型。
　　其次根據(jù)飛輪電機(jī)傳遞函數(shù)模型設(shè)計(jì)了數(shù)字電流環(huán)控制系統(tǒng)參數(shù)，推導(dǎo)了電流環(huán)參數(shù)估算公式；提出了一種新型的數(shù)字鎖相環(huán)系統(tǒng)，基于電流環(huán)-飛輪電機(jī)-霍爾位置傳感器組成的壓控振蕩器模型設(shè)計(jì)了速度環(huán)控制系統(tǒng)參數(shù)，推導(dǎo)了速度環(huán)參數(shù)估算公式。設(shè)計(jì)了包括高精度PWM發(fā)生器、數(shù)字PI調(diào)節(jié)器、改進(jìn)型M/T數(shù)字測(cè)速器的數(shù)字

3、電路控制系統(tǒng)。
　　在給出系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計(jì)框架的基礎(chǔ)上，針對(duì)飛輪用小電感電機(jī)，對(duì)傳統(tǒng)的PWM調(diào)制方式進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種基于PWM/AM的功率驅(qū)動(dòng)電路。對(duì)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)主控芯片、位置和電流檢測(cè)電路以及隔離電路作了詳細(xì)說(shuō)明，并相應(yīng)的進(jìn)行了電磁兼容分析和設(shè)計(jì)。
　　分析了飛輪電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及其對(duì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的影響，根據(jù)Ramirez提出的以李亞普諾夫?qū)?shù)形式表達(dá)的到達(dá)條件，設(shè)計(jì)了滑模變結(jié)構(gòu)控制律，提出了一種鎖相