悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法及系统，包括：采集电机电流环的阶跃响应曲线；判断第一上升时间t

【技术实现步骤摘要】
悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法及系统


[0001]本专利技术属于空间卫星姿态轨道控制
，尤其涉及一种悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法及系统。

技术介绍

[0002]悬臂式控制力矩陀螺应用在整星姿态控制时，会受到整星微振动干扰的影响，为了减少这种影响，往往采用安装隔振器装置，但这种解决方式导致控制力矩陀螺安装局部固有频率降低，容易与外框架产生共振现象，这不仅降低了整星姿态控制的精度，而且对控制力矩陀螺系统产生危害。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法及系统，具有可在线改变闭环补偿参数及避免与整星结构发生耦合共振现象的优点，使产品性能得到提升。
[0004]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法，包括：步骤S100：外框电机在只有电流环作用下，给外框电机施加阶跃电流源激励，采集电机电流环的阶跃响应曲线；步骤S200：根据电机电流环的阶跃响应曲线得到电机电流环的阶跃响应曲线的第一上升时间t
rc
、第一调节时间t
sc
和第一超调量σ
c
％；步骤S300：如果第一上升时间t
rc
、第一调节时间t
sc
和第一超调量σ
c
％均满足预设要求，则进入步骤S400，否则改变电流环PI控制参数，返回到步骤S100；步骤S400：外框电机在电流环和速度环的闭环作用下，给外框电机发送速度环阶跃指令，采集速度环的阶跃响应曲线；步骤S500：根据速度环的阶跃响应曲线得到速度环的阶跃响应曲线的第二上升时间t
rs
、第二调节时间t
ss
和第二超调量σ
s
％；步骤S600：如果第二上升时间t
rs
、第二调节时间t
ss
和第二超调量σ
s
％均满足预设速度响应要求，则进入步骤S700；否则改变速度环PI控制参数，返回到步骤S400；步骤S700：确定一组控制器闭环补偿参数并记录步骤S600的速度环带宽，重新改变电流环PI控制参数，返回到步骤S100。
[0005]上述悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法中，还包括：步骤S800：重复步骤S100至步骤S700，输出3组不同速度环带宽控制器闭环补偿参数。
[0006]上述悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法中，在步骤S100中，通过串口通信采集电机电流环的阶跃响应曲线。
[0007]上述悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法中，在步骤S400中，通过串口通信采集速度环的阶跃响应曲线。
[0008]上述悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法中，所述方法是基于FPGA电路的位置、转速、电流三闭环控制调速系统实现的。
[0009]上述悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法中，位置环将根据外框电机的位置偏差计算需要的速度值，把速度值发送给速度环。
[0010]上述悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法中，速度环根据速度指令与位置闭环的速度值执行速度控制，把电流值发送给电流环，电流环的输出是驱动电机运动。
[0011]一种悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计系统，包括：第一模块，用于在只有电流环作用下，给外框电机施加阶跃电流源激励，采集电机电流环的阶跃响应曲线；第二模块，用于根据电机电流环的阶跃响应曲线得到电机电流环的阶跃响应曲线的第一上升时间t
rc
、第一调节时间t
sc
和第一超调量σ
c
％；第三模块，用于判断第一上升时间t
rc
、第一调节时间t
sc
和第一超调量σ
c
％均是否满足预设要求；第四模块，用于在电流环和速度环的闭环作用下，给外框电机发送速度环阶跃指令，采集速度环的阶跃响应曲线；第五模块，用于根据速度环的阶跃响应曲线得到速度环的阶跃响应曲线的第二上升时间t
rs
、第二调节时间t
ss
和第二超调量σ
s
％；第六模块，用于判断第二上升时间t
rs
、第二调节时间t
ss
和第二超调量σ
s
％均是否满足预设速度响应要求；第七模块，用于确定一组控制器闭环补偿参数并记录速度环带宽。
[0012]上述悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计系统中，还包括：第八模块，用于输出3组不同速度环带宽控制器闭环补偿参数。
[0013]一种电子设备，包括：存储器：用于存储计算机可读指令；以及处理器：用于运行所述计算机可读指令，执行悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法。
[0014]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0015](1)本专利技术通过不同速度环带宽控制器闭环补偿参数的特征，达到控制力矩陀螺适应不同整星安装的局部固有频率不同的应用场景中，避免与整星结构发生耦合共振的效果；
[0016](2)本专利技术通过可在线更改控制力矩陀螺的带宽特征，达到提升控制力矩陀螺产品的性能的效果。
附图说明
[0017]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0018]图1是本专利技术实施例提供的基于FPGA电路的位置、转速、电流三闭环控制调速系统的结构框图；
[0019]图2是本专利技术实施例提供的悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法的流程图。
具体实施方式
[0020]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0021]图2是本专利技术实施例提供的悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法的流程图。如图2所示，该方法包括如下步骤：
[0022]步骤S100：外框电机在只有电流环作用下，给外框电机施加阶跃电流源激励，通过串口通信采集电机电流环的阶跃响应曲线；
[0023]步骤S200：根据电机电流环的阶跃响应曲线得到电机电流环的阶跃响应曲线的第一上升时间t
rc
、第一调节时间t
sc
和第一超调量σ
c
％；
[0024]步骤S300：如果第一上升时间t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法，其特征在于包括：步骤S100：外框电机在只有电流环作用下，给外框电机施加阶跃电流源激励，采集电机电流环的阶跃响应曲线；步骤S200：根据电机电流环的阶跃响应曲线得到电机电流环的阶跃响应曲线的第一上升时间t
rc
、第一调节时间t
sc
和第一超调量σ
c
％；步骤S300：如果第一上升时间t
rc
、第一调节时间t
sc
和第一超调量σ
c
％均满足预设要求，则进入步骤S400，否则改变电流环PI控制参数，返回到步骤S100；步骤S400：外框电机在电流环和速度环的闭环作用下，给外框电机发送速度环阶跃指令，采集速度环的阶跃响应曲线；步骤S500：根据速度环的阶跃响应曲线得到速度环的阶跃响应曲线的第二上升时间t
rs
、第二调节时间t
ss
和第二超调量σ
s
％；步骤S600：如果第二上升时间t
rs
、第二调节时间t
ss
和第二超调量σ
s
％均满足预设速度响应要求，则进入步骤S700；否则改变速度环PI控制参数，返回到步骤S400；步骤S700：确定一组控制器闭环补偿参数并记录步骤S600的速度环带宽，重新改变电流环PI控制参数，返回到步骤S100。2.根据权利要求1所述的悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法，其特征在于还包括：步骤S800：重复步骤S100至步骤S700，输出3组不同速度环带宽控制器闭环补偿参数。3.根据权利要求1所述的悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法，其特征在于：在步骤S100中，通过串口通信采集电机电流环的阶跃响应曲线。4.根据权利要求1所述的悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法，其特征在于：在步骤S400中，通过串口通信采集速度环的阶跃响应曲线。5.根据权利要求1所述的悬臂式CMG外框控制器动态闭环补偿参数设计方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，高雪松，朱彦波，周承豫，申友涛，徐成浩，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：