一种绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制系统及方法技术方案

一种绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制系统及方法，本发明专利技术针对某卫星型号产品光电编码器进入增量模式导致角度测量错误的一种故障冗余措施。为了提高粗指向机构产品的可靠性和可用性，在编码器部分硬件故障的情况下也能保证产品的功能和性能。采用的绝对式光电编码器当部分硬件或软件功能失效的情况下会转入增量模式进行工作，此时光电编码器测量的角度变为增量数据。为了获得绝对的角度，需要寻找到光电编码器的绝对零位，然后编码器将以寻找到的零位为基准输出角度数据，以指示出激光终端粗指向机构的工作位置。

【技术实现步骤摘要】
一种绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制系统及方法
本专利技术涉及一种绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制系统及方法，属于空间指向机构故障诊断

技术介绍
目前卫星、空间站、行星探测器已经越来越多的遍布在外层空间。在通信链路组网的同时，对其信息的传输都有了更高的要求。传统射频通信模式的传输速率远远满足不了通信速率不断提高的要求，激光通信成为卫星通信的发展趋势。在卫星激光通信终端中粗指向机构(CPA)扮演着极为重要的角色，是星间激光通信成败的关键技术之一。目前能够提供较高测量精度和环境可靠性的角度传感器有三种：旋转变压器、感应同步器和光电编码器。为了实现角秒级的定位和控制精度，要求测角装置的测量分辨率和测量误差都极高，测角误差要求小于2"。对于旋转变压器而言，为了提高角度测量分辨率，旋转变压器的尺寸和重量往往需要做得较大，不太适用于粗指向机构设计。而圆感应同步器信号较弱，信号处理线路要求较高，也不适用与粗指向机构设计。因此，粗指向机构将采用绝对式光电编码器来进行设计。光电编码器具有精度高、重量轻、结构紧凑等优点，其工作原理利用动静本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制系统，其特征在于：包括寻零控制流程模块(1)、虚拟位置预测模块(2)、零位检测模块(3)、光电编码器测角模块(4)、第一差分模块(5)、力矩电流校正模块(6)、坐标变换模块(7)、电流采样模块(8)、第二差分模块(9)、励磁电流校正模块(10)、旋转坐标反变换模块(11)、SVPWM调制模块(12)、全桥逆变驱动模块(13)、永磁同步电机(14)和轴系负载(15)；/n寻零控制流程模块(1)，根据寻零启动指令以及码盘零位标志字，实现对光电编码器失效下的寻零控制策略，得到寻零过程中电机的寻零转速和转动方向，并将寻零转速和转动方向发送至虚拟位置预测模块(...

【技术特征摘要】
1.一种绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制系统，其特征在于：包括寻零控制流程模块(1)、虚拟位置预测模块(2)、零位检测模块(3)、光电编码器测角模块(4)、第一差分模块(5)、力矩电流校正模块(6)、坐标变换模块(7)、电流采样模块(8)、第二差分模块(9)、励磁电流校正模块(10)、旋转坐标反变换模块(11)、SVPWM调制模块(12)、全桥逆变驱动模块(13)、永磁同步电机(14)和轴系负载(15)；
寻零控制流程模块(1)，根据寻零启动指令以及码盘零位标志字，实现对光电编码器失效下的寻零控制策略，得到寻零过程中电机的寻零转速和转动方向，并将寻零转速和转动方向发送至虚拟位置预测模块(2)；
虚拟位置预测模块(2)，根据寻零速度和转动方向，计算得到下一周期的虚拟预测角位置，并发送至坐标变换模块(7)和旋转坐标反变换(11)；
零位检测模块(3)，用于检测光电编码器是否检测到零位信号，输出对应的码盘零位标志字；
光电编码器检测模块(4)，用于测量机构电机输出轴的角位置和状态信息，并将角位置和状态信息输出至零位检测模块(3)；
第一差分模块(5)，用于对设定的力矩电流指令和两相静止坐标系下的力矩电流分量做差值计算，得到力矩电流误差；
力矩电流校正模块(6)，用于根据第一差分模块输出的力矩电流误差，进行电流闭环控制，输出机构电机q轴参考电压，并发送至旋转坐标反变换(11)；
坐标变换模块(7)，用于根据下一周期的虚拟预测角位置对电流采样模块(8)的两相电流进行矢量计算，分别输出两相静止坐标系下的力矩电流分量和励磁电流分量至第一差分模块(5)和第二差分模块(9)；
电流采样模块(8)，用于检测机构电机的两相电流，并发送至坐标变换模块(7)；
第二差分模块(9)，用于对设定的励磁电流指令和两相静止坐标系下的励磁电流分量做差值计算，得到励磁电流误差；
励磁电流校正模块(10)，用于根据第二差分模块输出的励磁电流误差，进行电流闭环控制，输出机构电机d轴参考电压，并发送至旋转坐标反变换(11)；
旋转坐标反变换(11)，用于将机构电机d轴参考电压和机构电机q轴参考电压进行旋转坐标反变换，生成机构电机α轴参考电压和机构电机β轴参考电压，并发送至SVPWM调制模块(12)；
SVPWM调制模块(12)，用于将机构电机α轴参考电压和机构电机β轴参考电压进行脉宽调制，生成全桥逆变所需要的脉冲，并发送至全桥逆变驱动模块(13)；
全桥逆变驱动模块(13)，用于将外部直流输入电压根据SVPWM调制模块(12)输出的脉冲转换成永磁同步电机(14)所需要的三相电压；
永磁同步电机(14)，用于将全桥逆变驱动模块(13)的输入电压转换为输出驱动力矩；
轴系负载(15)，作为永磁同步电机(14)的被控对象，根据永磁同步电机(14)的输出驱动力矩进行相应的转动。


2.根据权利要求1所述的一种绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制系统实现的绝对式光电编码器失效模式下的寻零控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过零位检测模块(3)对编码器零位标志进行检测，输出码盘零位标志字F_zero，将码盘零位标志字通过总线发送至寻零控制流程模块；
接收启动指令，启动寻零控制流程，输出电机的寻零转速和转动方向；
将寻零转速和转动方向输入至虚拟位置预测模块(2)，进行虚拟位置预测，计算出转子下一周期的虚拟预测角位置，并将虚拟预测角位置发送至坐标变换模块(7)；
电流采样模块(8)实时检测机构电机的两相电流ia和ic，并发送至坐标变换模块(7)；
坐标变换模块(7)对两相电流ia和ic进行矢量计算，得到电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭超勇，马婷婷，刘露咪，张述卿，刘继奎，蒋俊，高益军，魏钰良，陶东，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11