本文關(guān)鍵詞：基于DSP技術(shù)的高精度一體化空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究

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【摘要】：本論文研究的空間執(zhí)行機(jī)構(gòu),是衛(wèi)星的一個(gè)執(zhí)行部件,主要用于控制衛(wèi)星姿態(tài)。其主要工作原理為接收衛(wèi)星指令,通過(guò)控制模塊和驅(qū)動(dòng)電路控制輪體自身的旋轉(zhuǎn),會(huì)導(dǎo)致一個(gè)反作用力矩的產(chǎn)生,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)和衛(wèi)星進(jìn)行能量的傳遞,進(jìn)而對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制。本文首先對(duì)于空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外的研究情況進(jìn)行了調(diào)研,經(jīng)過(guò)調(diào)研,國(guó)外主要的研制生產(chǎn)廠商有美國(guó)的ITHACO、RCA,德國(guó)的TELDIX,法國(guó)的SANIAS,俄羅斯、日本、荷蘭等。美國(guó)和德國(guó)在這個(gè)方面進(jìn)行的研究最為成熟,時(shí)間也比較悠久,至今已有三十多年的歷史了。我國(guó)的研究尚處于起步階段。由于空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)是衛(wèi)星的執(zhí)行部件,由其特殊的工作環(huán)境,決定了對(duì)其高可靠性與長(zhǎng)壽命的要求與常規(guī)的電子產(chǎn)品不同,本論文提出了基于DSP芯片的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。通過(guò)DSP芯片對(duì)電機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì),會(huì)在一定程度上使原本復(fù)雜的系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單化,會(huì)使此系統(tǒng)的可靠性、安全性得到很大的提高。根據(jù)衛(wèi)星在運(yùn)行中的各項(xiàng)需求,進(jìn)行高精度一體化空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì),并提出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求。該空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)以無(wú)刷直流電機(jī)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu),結(jié)合光電測(cè)速技術(shù)進(jìn)行硬件電路和系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì),通過(guò)電流環(huán)和速度環(huán)雙環(huán)控制,達(dá)到高精度快響應(yīng)的調(diào)速測(cè)速,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星高精度控制。本文詳細(xì)介紹了空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制模塊,軟件設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可靠性設(shè)計(jì)等,并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用仿真軟件,對(duì)空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和軟件的仿真設(shè)計(jì),以及熱傳導(dǎo)分析,解決了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作壽命、性能指標(biāo)的穩(wěn)定性等問(wèn)題,達(dá)到長(zhǎng)壽命的指標(biāo)要求。在完成設(shè)計(jì)工作后,根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù),分別在電機(jī)、控制系統(tǒng)以及原理樣機(jī)三個(gè)階段進(jìn)行調(diào)試。其中電機(jī)調(diào)試和控制系統(tǒng)調(diào)試為組件的過(guò)程參數(shù)檢測(cè),這兩個(gè)環(huán)節(jié)保證了產(chǎn)品的輸出力矩和控制策略符合設(shè)計(jì)要求,并為整機(jī)聯(lián)調(diào)的成功打下基礎(chǔ)。在完成組件的調(diào)試后,對(duì)原理樣機(jī)進(jìn)行性能檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析,驗(yàn)證實(shí)際指標(biāo)與設(shè)計(jì)值的符合性,經(jīng)過(guò)測(cè)試比對(duì),該產(chǎn)品的性能完全達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo),其控制精度達(dá)到了≤0.001Nms,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展,對(duì)衛(wèi)星提出了長(zhǎng)壽命,高精度,大角度快速機(jī)動(dòng)響應(yīng)的要求,作為衛(wèi)星的重要執(zhí)行部件,對(duì)空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)在精度及響應(yīng)時(shí)間上提出了更高的要求。對(duì)于衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō),高精度一體化空間執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有其它種類(lèi)執(zhí)行部件所難以取代的趨勢(shì)。因此,高精度、輕質(zhì)化和一體化的技術(shù)研究將具有十分重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V448.2

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本文編號(hào)：1241770