【摘 要】
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随着航天工业的发展,天线跟踪系统中的天线转台应用越来越广泛。单电机驱动的天线转台已经不能满足高精度和大功率的控制需求,用多电机共同驱动天线转台的控制系统成为了新的发展趋势。针对航天领域中天线转台跟踪系统一体化、高精度和低能耗等控制需求,设计并开发了一种双电机同步驱动控制器。首先,根据天线跟踪系统中天线转台的功能特点,对系统需求和技术指标进行了详细分析。完成了基于SOC框架的双电机同步驱动控制器总体
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随着航天工业的发展,天线跟踪系统中的天线转台应用越来越广泛。单电机驱动的天线转台已经不能满足高精度和大功率的控制需求,用多电机共同驱动天线转台的控制系统成为了新的发展趋势。针对航天领域中天线转台跟踪系统一体化、高精度和低能耗等控制需求,设计并开发了一种双电机同步驱动控制器。首先,根据天线跟踪系统中天线转台的功能特点,对系统需求和技术指标进行了详细分析。完成了基于SOC框架的双电机同步驱动控制器总体方案设计,将系统划分为了控制单元、驱动单元、检测单元和保护单元,并通过理论计算完成了核心部件的选型。其次,根据直流无刷电机数学模型和机械传动系统数学模型,建立了无齿隙的双电机同步驱动系统数学模型。然后,考虑齿隙非线性对系统的影响,建立了包含齿隙死区模型的双电机驱动系统数学模型,并设计了一种改进型电消隙控制策略。针对双电机同步控制问题,设计了一种改进型积分滑模同步控制器,并应用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性。完成了仿真实验,验证了所设计的改进型电消隙控制与改进型同步控制算法的有效性。然后,利用模块化设计思想进行了双电机驱动控制器的软硬件设计。硬件电路设计分为控制单元硬件电路、驱动单元硬件电路、检测单元硬件电路和隔离单元硬件电路等设计,并完成了PCB制作。完成了系统软件总体架构设计,在此基础上分别完成了ARM软件设计、FPGA软件设计和上位机软件设计。最后,完成了双电机驱动控制器各功能模块电路的调试以及系统联调。完成了系统转速跟踪响应实验和抗干扰实验,实验结果表明所设计的双电机同步驱动控制器具有响应速度快和鲁棒性强的优点。
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