發(fā)布時間：2017-12-01 16:36

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

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【摘要】：本論文研究的空間執(zhí)行機構(gòu),是衛(wèi)星的一個執(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,通過控制模塊和驅(qū)動電路控制輪體自身的旋轉(zhuǎn),會導(dǎo)致一個反作用力矩的產(chǎn)生,以此來實現(xiàn)和衛(wèi)星進行能量的傳遞,進而對衛(wèi)星進行控制。本文首先對于空間執(zhí)行機構(gòu)在國內(nèi)外的研究情況進行了調(diào)研,經(jīng)過調(diào)研,國外主要的研制生產(chǎn)廠商有美國的ITHACO、RCA,德國的TELDIX,法國的SANIAS,俄羅斯、日本、荷蘭等。美國和德國在這個方面進行的研究最為成熟,時間也比較悠久,至今已有三十多年的歷史了。我國的研究尚處于起步階段。由于空間執(zhí)行機構(gòu)是衛(wèi)星的執(zhí)行部件,由其特殊的工作環(huán)境,決定了對其高可靠性與長壽命的要求與常規(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)計方案。通過DSP芯片對電機的控制系統(tǒng)進行相應(yīng)的設(shè)計,會在一定程度上使原本復(fù)雜的系統(tǒng)變得簡單化,會使此系統(tǒng)的可靠性、安全性得到很大的提高。根據(jù)衛(wèi)星在運行中的各項需求,進行高精度一體化空間執(zhí)行機構(gòu)的方案設(shè)計,并提出了詳細的設(shè)計技術(shù)指標要求。該空間執(zhí)行機構(gòu)以無刷直流電機為系統(tǒng)結(jié)構(gòu),結(jié)合光電測速技術(shù)進行硬件電路和系統(tǒng)軟件的設(shè)計,通過電流環(huán)和速度環(huán)雙環(huán)控制,達到高精度快響應(yīng)的調(diào)速測速,實現(xiàn)衛(wèi)星高精度控制。本文詳細介紹了空間執(zhí)行機構(gòu)的控制模塊,軟件設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計,可靠性設(shè)計等,并且在設(shè)計過程中使用仿真軟件,對空間執(zhí)行機構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)和軟件的仿真設(shè)計,以及熱傳導(dǎo)分析,解決了執(zhí)行機構(gòu)的工作壽命、性能指標的穩(wěn)定性等問題,達到長壽命的指標要求。在完成設(shè)計工作后,根據(jù)設(shè)計參數(shù),分別在電機、控制系統(tǒng)以及原理樣機三個階段進行調(diào)試。其中電機調(diào)試和控制系統(tǒng)調(diào)試為組件的過程參數(shù)檢測,這兩個環(huán)節(jié)保證了產(chǎn)品的輸出力矩和控制策略符合設(shè)計要求,并為整機聯(lián)調(diào)的成功打下基礎(chǔ)。在完成組件的調(diào)試后,對原理樣機進行性能檢測及數(shù)據(jù)分析,驗證實際指標與設(shè)計值的符合性,經(jīng)過測試比對,該產(chǎn)品的性能完全達到預(yù)期設(shè)計目標,其控制精度達到了≤0.001Nms,遠遠優(yōu)于設(shè)計指標。隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展,對衛(wèi)星提出了長壽命,高精度,大角度快速機動響應(yīng)的要求,作為衛(wèi)星的重要執(zhí)行部件,對空間執(zhí)行機構(gòu)在精度及響應(yīng)時間上提出了更高的要求。對于衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)來說,高精度一體化空間執(zhí)行機構(gòu)具有其它種類執(zhí)行部件所難以取代的趨勢。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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2

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本文編號：1241770