一种航天机构匀速转动系统技术方案

本发明专利技术提供了一种航天机构匀速转动系统，其包括一上位机、伺服驱动器、无刷直流电机与反馈对象旋变器；其中上位机用于向所述伺服驱动器发送控制指令信号并接受其反馈的遥测信号；伺服驱动器，接受并分解所述控制指令信号并根据所述控制指令信号控制所述无刷直流电机转动；无刷直流电机，在所述伺服驱动器的控制下按照一定的方向和恒定的转速进行转动；反馈对象旋变器，实时检测所述无刷直流电机的角度信号并发送给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器根据所述角度信号控制所述无刷直流电机使其保持恒定的转动速度。本发明专利技术采用FPGA作为伺服控制器的核心控制模块，大大简化了外围模块电路的设计，接口电路简单，可操作性强，整个系统可靠性和稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种航天机构匀速转动系统，其包括一上位机、伺服驱动器、无刷直流电机与反馈对象旋变器；其中上位机用于向所述伺服驱动器发送控制指令信号并接受其反馈的遥测信号；伺服驱动器，接受并分解所述控制指令信号并根据所述控制指令信号控制所述无刷直流电机转动；无刷直流电机，在所述伺服驱动器的控制下按照一定的方向和恒定的转速进行转动；反馈对象旋变器，实时检测所述无刷直流电机的角度信号并发送给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器根据所述角度信号控制所述无刷直流电机使其保持恒定的转动速度。本专利技术采用FPGA作为伺服控制器的核心控制模块，大大简化了外围模块电路的设计，接口电路简单，可操作性强，整个系统可靠性和稳定性高。【专利说明】一种航天机构匀速转动系统
本专利技术涉及一种航天机构匀速转动系统，特别是一种采用FPGA作为伺服控制器核心控制器件的航天机构匀速转动系统。
技术介绍
在常用的伺服控制方法中，常常采用单片机或DSP作为控制核心器件来控制驱动机构。单片机控制的优点是成本小，但由于其内部资源有限，控制算法相对简单，不能进行实时处理和跟踪控制，一般用于开环控制。DSP控制的优点是可进行较复杂的控制算法计算并可实时处理及跟踪控制，可适用于伺服控制中的闭环控制，一般领域应用较多。如在航天领域应用，则其成本昂贵，国内无法采购到能满足航天领域要求的高等级器件，需进行抗辐加固处理，并要结合外围电路进行实时的EDAC校验(海明校验，能纠I检2)，实现复杂。通常，国内外的伺服控制方法都应用于地面设备，鉴于航天领域的特殊性，国内没有收集到可应用于航天领域的匀速转动的控制方法，国外航天领域以综合处理器来实现控制的较多，与本专利技术的控制方法不同。
技术实现思路
本专利技术提供了一种航天机构匀速转动系统，其包括一上位机、伺服驱动器、无刷直流电机与反馈对象旋变器； 所述上位机，用于向所述伺服驱动器发送控制指令信号并接受其反馈的遥测信号；伺服驱动器，接受并分解所述控制指令信号并根据所述控制指令信号控制所述无刷直流电机转动； 无刷直流电机，在所述伺服驱动器的控制下按照一定的方向和恒定的转速进行转动；反馈对象旋变器，实时检测所述无刷直流电机的角度信号并发送给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器根据所述角度信号控制所述无刷直流电机使其保持恒定的转动速度。较佳的，所述伺服驱动器包括电源板、控制板与驱动板，所述电源板为所述控制板与无刷直流电机供电，所述控制板完成指令解码后发送相应的电机驱动信号给所述驱动板，所述驱动板接受所述电机驱动信号并根据所述桥臂控制信号驱动所述无刷直流电机转动。较佳的，所述电源板包括一滤波器以及与所述滤波器连接的第一 DC-DC电流转换器、第二DC-DC电流转换器，所述第一DC-DC电流转换器为所述控制板供电，所述第二DC-DC电流转换器为所述无刷直流电机供电。较佳的，所述控制板包括一 FPGA，所述FPGA的功能包括指令解码、PI控制算法、前馈控制算法、PWM控制、遥测、遥测编码及对外通讯。较佳的，所述控制板还包括电平驱动模块、旋变模块与电流采样模块，所述旋变模块接受所述反馈对象旋变器获得的角度信号并发送给所述FPGA，所述电流采样模块对所述驱动板的电流进行采样并将采样电流反馈给所述FPGA。较佳的，所述驱动板包括光耦隔离模块、驱动电路模块，所述控制板、光耦隔离模块以及驱动电路模块依次连接，所述控制板将电机驱动信号通过所述光耦隔离模块去干扰后发送给所述驱动电路模块，所述驱动电路模块控制所述无刷直流电机转动。较佳的，所述驱动板还包括隔离运放模块，所述驱动电路模块通过采样电阻与所述隔离运放单元连接，所述采样电阻获取所述驱动电路的采样电流并通过所述隔离运放单元处理后反馈给所述控制板。较佳的，所述上位机通过RS-422串口与所述伺服驱动器传送信号。本专利技术采用FPGA作为伺服控制器的核心控制模块，由FPGA实现指令解码、匀速驱动算法及控制、遥测、遥测编码及对外通讯功能，能大大简化了外围模块电路的设计，接口电路简单，可操作性强，整个系统可靠性和稳定性高； 本专利技术提供的航天机构匀速转动系统能够在宇航环境中承受高辐射和恶劣环境的影响，整个伺服控制系统可靠性和稳定性高，整个系统的控制稳定度在0.1%,波动范围小。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例提供的航天机构匀速转动系统的结构示意图； 图2是本专利技术实施例提供的伺服控制器的电源板的原理示意图； 图3是本专利技术实施例提供的伺服控制器的控制板的原理示意图； 图4是本专利技术实施例提供的伺服控制器的驱动板的原理示意图； 图5是本专利技术实施例提供的伺服控制器的FPGA的工作流程示意图； 图6是本专利技术实施例提供的伺服控制器FPGA的PI控制算法流程示意图； 图7是本专利技术实施例提供的伺服控制器两个MOS管上臂PWM控制实测波形图； 图8是本专利技术实施例提供的航天机构匀速转动系统的转速稳定度实测波形图。具体实施例本专利技术实施例提供了一种航天机构匀速转动系统，如图1所示，其包括一上位机、伺服驱动器、无刷直流电机与反馈对象旋变器； 所述上位机，用于向所述伺服驱动器发送控制指令信号并接受其反馈的遥测信号；伺服驱动器，接受并分解所述控制指令信号并根据所述控制指令信号控制所述无刷直流电机转动； 无刷直流电机，在所述伺服驱动器的控制下按照一定的方向和恒定的转速进行转动；反馈对象旋变器，实时检测所述无刷直流电机的角度信号并发送给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器根据所述角度信号控制所述无刷直流电机使其保持恒定的转动速度。其中所述伺服驱动器包括电源板、控制板与驱动板，所述电源板为所述控制板与无刷直流电机供电，所述控制板完成指令解码后发送相应的电机驱动信号给所述驱动板，所述驱动板接受所述电机驱动信号驱动所述无刷直流电机转动。本实施例中反馈对象旋变器的功能通过如图1所示的旋转变压器实现的。在实施前，根据用户需求编写通讯软件指令协议，如帧格式、帧内容含义及通讯时间。上位机根据用户需求通过RS-422串口向伺服驱动器发送控制指令信号，不同的控制指令信号对应不同的转动速度。伺服驱动器通过RS-422串口接收上位机发送的控制指令信号，并按通讯协议进行指令分解，获得用户想要的转动速度，在FPGA内启动电机驱动信号，并通过反馈对象旋变器实时反馈的角度信号，在FPGA内换算成速度量，并进行归一化处理，把处理后的速度值与设定速度值相比较，加入PI控制算法、前馈控制算法和PWM控制，使输出的速度控制值无限接近设定速度值，最终控制无刷直流电机驱动机构按一定的方向和恒定的转速进行转动。同时按通讯软件协议进行遥测编码，通过RS-422串口实时发送遥测信号给上位机。本实施例提供的伺服驱动器包括电源板、控制板与驱动板，所述电源板为所述控制板与无刷直流电机供电，所述控制板完成指令解码后发送相应的电机驱动信号给所述驱动板，所述驱动板接受所述电机驱动信号驱动所述无刷直流电机转动。如图2所示，所述电源板包括一滤波器以及与所述滤波器连接的第一 DC-DC电流转换器、第二 DC-DC电流转换器，所述第一 DC-DC电流转换器为所述控制板供电，所述第二DC-DC电流转换器为所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航天机构匀速转动系统，其特征在于，包括一上位机、伺服驱动器、无刷直流电机与反馈对象旋变器；所述上位机，用于向所述伺服驱动器发送控制指令信号并接受其反馈的遥测信号；伺服驱动器，接受并分解所述控制指令信号并根据所述控制指令信号控制所述无刷直流电机转动；无刷直流电机，在所述伺服驱动器的控制下按照一定的方向和恒定的转速进行转动；反馈对象旋变器，实时检测所述无刷直流电机的角度信号并发送给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器根据所述角度信号控制所述无刷直流电机使其保持恒定的转动速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施未勋，吕利清，徐红新，史耀强，徐建萍，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31