基于DSP技术的高精度一体化空间执行机构的研究

发布时间：2017-12-01 16:36

  本文关键词：基于DSP技术的高精度一体化空间执行机构的研究

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【摘要】：本论文研究的空间执行机构,是卫星的一个执行部件,主要用于控制卫星姿态。其主要工作原理为接收卫星指令,通过控制模块和驱动电路控制轮体自身的旋转,会导致一个反作用力矩的产生,以此来实现和卫星进行能量的传递,进而对卫星进行控制。本文首先对于空间执行机构在国内外的研究情况进行了调研,经过调研,国外主要的研制生产厂商有美国的ITHACO、RCA,德国的TELDIX,法国的SANIAS,俄罗斯、日本、荷兰等。美国和德国在这个方面进行的研究最为成熟,时间也比较悠久,至今已有三十多年的历史了。我国的研究尚处于起步阶段。由于空间执行机构是卫星的执行部件,由其特殊的工作环境,决定了对其高可靠性与长寿命的要求与常规的电子产品不同,本论文提出了基于DSP芯片的控制系统设计方案。通过DSP芯片对电机的控制系统进行相应的设计,会在一定程度上使原本复杂的系统变得简单化,会使此系统的可靠性、安全性得到很大的提高。根据卫星在运行中的各项需求,进行高精度一体化空间执行机构的方案设计,并提出了详细的设计技术指标要求。该空间执行机构以无刷直流电机为系统结构,结合光电测速技术进行硬件电路和系统软件的设计,通过电流环和速度环双环控制,达到高精度快响应的调速测速,实现卫星高精度控制。本文详细介绍了空间执行机构的控制模块,软件设计,结构设计,可靠性设计等,并且在设计过程中使用仿真软件,对空间执行机构进行了结构和软件的仿真设计,以及热传导分析,解决了执行机构的工作寿命、性能指标的稳定性等问题,达到长寿命的指标要求。在完成设计工作后,根据设计参数,分别在电机、控制系统以及原理样机三个阶段进行调试。其中电机调试和控制系统调试为组件的过程参数检测,这两个环节保证了产品的输出力矩和控制策略符合设计要求,并为整机联调的成功打下基础。在完成组件的调试后,对原理样机进行性能检测及数据分析,验证实际指标与设计值的符合性,经过测试比对,该产品的性能完全达到预期设计目标,其控制精度达到了≤0.001Nms,远远优于设计指标。随着卫星技术的发展,对卫星提出了长寿命,高精度,大角度快速机动响应的要求,作为卫星的重要执行部件,对空间执行机构在精度及响应时间上提出了更高的要求。对于卫星的姿态控制系统来说,高精度一体化空间执行机构具有其它种类执行部件所难以取代的趋势。因此,高精度、轻质化和一体化的技术研究将具有十分重要的意义和广阔的应用前景。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V448.2

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本文编号：1241770