發(fā)布時(shí)間：2020-05-23 23:46

【摘要】：隨著航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展,我國經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的投入與無數(shù)科研工作者的努力拼搏,我國在航天領(lǐng)域取得了一項(xiàng)又一項(xiàng)里程碑式的發(fā)展成就,如今可以說我國已經(jīng)處在航天領(lǐng)域前列。對(duì)于航天器而言,其攜帶的能源是非常有限的,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能供給其在太空各種各樣行為的耗能,在這種情況下,太陽能帆板的是否正常驅(qū)動(dòng)直接影響著一次發(fā)送的成敗。而以當(dāng)前的科技,一旦航天器在軌道出現(xiàn)問題尤其是帆板驅(qū)動(dòng)這樣的問題幾乎是毀滅性的,因此需要在地面對(duì)其做充足的測(cè)試工作,尤其是其常用驅(qū)動(dòng)設(shè)備,即永磁同步電機(jī)的測(cè)試,以減少可能對(duì)航天事業(yè)造成的巨大損失。在以上背景下,本課題,即永磁同步電機(jī)控制方法研究與測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯得十分必要,主要目的在于研究一種用于永磁同步電機(jī)方位軸和俯仰軸的控制方法,并實(shí)現(xiàn)一套對(duì)應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的功能和性能特性進(jìn)行測(cè)試。論文對(duì)永磁同步電機(jī)的控制方法研究與測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。針對(duì)兩個(gè)軸的永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)的控制方法為聯(lián)合PID控制策略與矢量控制算法的控制策略,使用d軸分量為零的解耦控制,并使用空間矢量脈寬調(diào)制計(jì)算PWM模塊輸出方波的占空比,進(jìn)而控制三相電壓,從而能夠平滑的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。本測(cè)試系統(tǒng)提供了豐富實(shí)用的功能模塊,其中驅(qū)動(dòng)控制包括方位軸、俯仰軸電機(jī)的閉環(huán)位置控制,閉環(huán)速度控制,開環(huán)電壓或電流控制;信息采集顯示模塊包括二次電源各項(xiàng)參數(shù)的顯示,電機(jī)運(yùn)動(dòng)信息以及電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的展示,便于用戶查看各項(xiàng)信息;測(cè)試功能模塊提供了諸如累加運(yùn)動(dòng),階躍運(yùn)動(dòng),正弦掃頻運(yùn)動(dòng),摩擦力矩測(cè)試等測(cè)試功能,方便測(cè)試人員測(cè)試電機(jī)的各項(xiàng)性能;還提供了鎖和�？�,解鎖和解停靠功能等。測(cè)試系統(tǒng)基于上下位機(jī)聯(lián)合研制的方式,上位機(jī)采用NI公司的Labwindows開發(fā)工具研制了功能齊全與美觀的操作與展示界面。核心控制部分由下位機(jī)實(shí)現(xiàn),下位機(jī)基于TI公司的TMS320F28335嵌入式DSP芯片研制,在其中ADC轉(zhuǎn)換模塊,SCI通信以及PWM等模塊的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)的數(shù)據(jù)幀通信,并實(shí)現(xiàn)了PID控制算法,id=0的永磁同步電機(jī)矢量控制算法和SVPWM空間矢量脈沖調(diào)制算法來具體控制方位軸和俯仰軸電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過將近一年的努力,歷經(jīng)多次調(diào)試與修改,本設(shè)備和系統(tǒng)已經(jīng)研制完畢,各功能模塊均已實(shí)現(xiàn)并能夠正常工作。目前設(shè)備和系統(tǒng)已經(jīng)通過了航天部門的測(cè)試和驗(yàn)收,并且使用情況良好。
【圖文】：

1.3 課題相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀隨著當(dāng)代微處理器技術(shù)，檢測(cè)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)等的發(fā)展，永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制研究也取得了很大進(jìn)展，很多公司都研制出了面向電機(jī)控制的專用嵌入式處理器，即專用高速數(shù)字信號(hào)處理器，簡(jiǎn)稱 DSP�，F(xiàn)在，DSP/FPGA 等技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制提供了新的方法與可行思路。根據(jù)目前技術(shù)的發(fā)展，永磁電機(jī)的控制主要有兩大類控制方式：標(biāo)量控制和矢量控制[12-14]。其中，標(biāo)量控制，僅對(duì)變量的幅值進(jìn)行控制，其通過調(diào)節(jié)電壓控制磁通，通過調(diào)節(jié)頻率或轉(zhuǎn)差率控制轉(zhuǎn)矩，典型有恒壓頻比控制，轉(zhuǎn)差頻率控制等；矢量控制通過對(duì)變量的大小和相位進(jìn)行控制[15],包括直接轉(zhuǎn)矩控制[16]等。(1)恒壓頻比控制恒壓頻比控制的基本出發(fā)點(diǎn)是控制磁通恒定，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制[17]。為了達(dá)到保持或者近似磁通恒定的目的，這種方法在高運(yùn)行頻率時(shí)可以使得定子的電壓和頻率同步變化，反之則需要控制其電壓下降的負(fù)面影響，對(duì)電壓變化進(jìn)行補(bǔ)償。其原理圖如圖 1-1 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文3）轉(zhuǎn)速很低時(shí)，轉(zhuǎn)矩顯得不足。(2)轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制就是通過各種方式獲得出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成速度閉環(huán)，根據(jù)得轉(zhuǎn)差頻率，然后以當(dāng)前速度對(duì)應(yīng)的頻率與轉(zhuǎn)差頻率之和作為參考頻率，恒壓頻比控制的基礎(chǔ)上，獲取電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的電源頻率，并根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。此方法，需要在系統(tǒng)中安裝傳感器來獲取通過位置間接獲取速度，可以看出，此種控制方法適用于閉環(huán)，有良好的，尤其在速度急劇變化，，以及負(fù)載變化時(shí)[18]。其系統(tǒng)原理框圖如圖 1-2 所
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP273;TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2678136