应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法、系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法和系统，该方法包括：采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，得到电流采样值，并采集参考地通道的值；将参考通道的值与电流采样值进行比较，并对电流采样值进行滤波处理，得到当前负载的实际工作电流值，将实际工作电流值用于电流环计算，完成电流闭环控制。本发明专利技术有效解决了双闭环控制中电流环的采样精度问题，确保了采样值不受采样频率与地线波动的影响，提高了天线电流闭环控制的精度。

Motor current acquisition method and system applied to servo controller of deep space exploration antenna

【技术实现步骤摘要】
应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法、系统
本专利技术属于星载伺服控制器控制
，尤其涉及一种应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法和系统。
技术介绍
深空探测天线是天线伺服控制器的控制对象，其作用是根据控制信号的要求对天线转动机构进行指向控制。天线的指向控制的要求精度高，需要采用双闭环控制。为提高双闭环的控制精度，电流环作为内环，对电流采样的精度要求很高。由于被控对象为电机类负载，驱动电路的控制信号与驱动负载的功率信号之间需要有一个公共参考地平面，一般为单点短接，故地线波动是电流采样失真的重要因素。目前主流的控制方案为PWM，这会导致在电机工作过程中功率地线噪声波动传导至二次电源地，影响电流采样的精度，从而影响闭环控制精度。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法和系统，有效解决双闭环控制中电流环的采样精度问题，确保采样值不受采样频率与地线波动的影响，提高天线电流闭环控制的精度。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法，包括：采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，每相电流采集四次进行平均以抑制采样过程中由于采样频率或负载波动导致的毛刺后，得到电流采样值，并采集参考地通道的值；将参考通道的值与电流采样值进行比较，得到当前负载的实际工作电流值，将实际工作电流值用于电流环计算，完成电流闭环控制。在上述应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法中，采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，得到电流采样值，并采集参考地通道的值，包括：通过FPGA启动模拟开关选通操作，FPGA通道切换后等待时间0.1ms后启动AD采样，每个模拟量AD启动后，等待不小于100us读取转换结果数据，以保证AD在采样过程中采样转换时间的时序余量足够。在上述应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法中，FPGA对某个通道的同一个模拟量信号进行连续4次AD转化，将4次转化结果取均值后存入内部寄存器中，并启动下一个通道切换和模拟量转换工作。在上述应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法中，在模拟开关切换各个负载的相电流通道后，采用AD574进行电流采集，AD574采用STAND-ALONE工作模式，FPGA对模拟开关任一通道的同一个模拟量信号进行连续4次AD转化，并在采集负载相电流的同时采集电流参考地的值，对每个负载相电流采集进行平均，以抑制采样过程中由于采样频率或负载波动导致的毛刺，以平均值作为相电流采样值。在上述应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法中，采用FPGA对模拟开关和AD574进行控制，AD574与采集切换开关之间有信号接口，通道切换后等待时间0.1ms后启动AD转换信号开始进行AD574的控制转换操作，通过内部定时器计数，分别输出AD574的相应控制信号。本专利技术还公开了一种应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集系统，包括：通道切换模块，用于在电流采集过程中对多个电流通道以及参考通道进行通道切换；电流采集模块，用于采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，得到电流采样值；并采集参考地通道的值；电流处理模块，用于将参考通道的值与电流采样值进行比较，并对电流采样值进行滤波处理，得到当前负载的实际工作电流值，将实际工作电流值用于电流环计算，完成电流闭环控制。本专利技术具有以下优点：本专利技术公开了一种应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法和系统，在现有硬件资源的前提下，通过改进采样方法即可有效解决功率地线与控制地线短接后由于地线波动导致的采样失真问题，确保采样值不受采样频率与地线波动的影响，提高了天线电流闭环控制的精度，适合于深空探测天线双闭环控制的伺服控制器。附图说明图1是本专利技术实施例中一种应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法的流程图；图2是本专利技术实施例中一种电流通道切换采集时序示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术公开的实施方式作进一步详细描述。实施例1如图1，在本实施例中，该应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法，包括：步骤101，采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，得到电流采样值，并采集参考地通道的值。在本实施例中，采用电流闭环的天线控制系统在工作过程中采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，提高了硬件资源的利用率。通过FPGA启动模拟开关选通操作，FPGA通道切换后等待时间0.1ms后启动AD采样，每个模拟量AD启动后，等待不小于100us读取转换结果数据，以保证AD在采样过程中采样时间的时序余量足够。FPGA对某个通道的同一个模拟量信号进行连续4次AD转化，将4次转化结果取均值后存入内部寄存器中，并启动下一个通道切换和模拟量转换工作。具体一个通道模拟量切换ADC采集操作时序见图2。优选的，在模拟开关切换各个负载的相电流通道后，采用AD574进行电流采集，AD574采用STAND-ALONE独立工作模式，FPGA对某个通道的同一个模拟量信号进行连续4次AD转化，并在采集负载相电流的同时采集电流参考地的值，对每个负载相电流采集进行平均，以抑制采样过程中由于采样频率或负载波动导致的毛刺，以平均值作为相电流采样值。其中，采用FPGA对AD574进行控制，AD574与采集切换开关之间有信号接口，接收采集切换开关输出的启动AD转换信号开始进行AD574的控制转换操作，通过内部定时器计数，分别输出AD574的相应控制信号。步骤102，将参考通道的值与电流采样值进行比较，并对电流采样值进行滤波处理，得到当前负载的实际工作电流值，将实际工作电流值用于电流环计算，完成电流闭环控制。在本实施例中，伺服控制器负载为电机，驱动电路的控制信号与驱动负载的功率信号之间需要有一个公共参考地平面，功率地线与控制地线需要短接，在对每个通道进行采集的同时采集电流参考地的值，抑制由于地线波动导致的采样失真，将平均后的采样电流值再除去地线波动后引入电流环，进行闭环控制，大大提高了电流环控制的精度。实施例2在本实施例中，电机电流采集的详细步骤可以如下：1)采用电流闭环的天线控制系统在工作过程中采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，以提高硬件资源的利用率。FPGA启动模拟开关选通操作，FPGA通道切换后等待时间0.1ms后方可启动AD采样，每个模拟量AD启动后，等待不小于100us读取转换结果数据。FPGA对某个通道的同一个模拟量信号进行连续4次AD转化，将4次转化结果取均值后存入内部寄存器中，并启动下一个通道切换和模拟量转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法，其特征在于，包括：/n采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，每相电流采集四次进行平均以抑制采样过程中由于采样频率或负载波动导致的毛刺后，得到该相电流采样值，并采集参考地通道的值；/n将参考通道的值与电流采样值进行比较，得到当前负载的实际工作电流值，将实际工作电流值用于电流环计算，完成电流闭环控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法，其特征在于，包括：
采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，每相电流采集四次进行平均以抑制采样过程中由于采样频率或负载波动导致的毛刺后，得到该相电流采样值，并采集参考地通道的值；
将参考通道的值与电流采样值进行比较，得到当前负载的实际工作电流值，将实际工作电流值用于电流环计算，完成电流闭环控制。


2.根据权利要求1所述的应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法，其特征在于，采用采样电阻对多个被控负载的各个相电流采用模拟开关的方式进行切换采集，得到电流采样值，并采集参考地通道的值，包括：
通过FPGA启动模拟开关选通操作，FPGA通道切换后等待时间0.1ms后启动AD采样，每个模拟量AD启动后，等待不小于100us读取转换结果数据，以保证AD在采样过程中采样转换时间的时序余量足够。


3.根据权利要求2所述的应用于深空探测天线伺服控制器的电机电流采集方法，其特征在于，FPGA对模拟开关任一通道的同一个模拟量信号进行连续4次AD转化，将4次转化结果取均值剔除毛刺后存入内部寄存器中，并启动下一个通道切换和模拟量转换工作。


4.根据权利要求2所述的应用于深空探测天线伺服控制器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄潇嵘，张磊，陈伟，周浩，王涛，李浩，方智毅，孙海林，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31