[发明专利]高集成高精度控制力矩陀螺群伺服控制装置

摘要

高集成高精度控制力矩陀螺群伺服控制装置，应用于卫星姿态控制执行机构，该装置从控制器FPGA通过两框架位置采集电路分别实时采集两框架电机的框架角位置信号，通过两霍尔信号采集电路分别实时采集两飞轮电机的角速度信号，并通过地址/数据/控制总线送至主控制器DSP作为各自的速度反馈值；主控制器DSP通过两U/V相电流采集电路和两母线电流采集电路分别采集两框架电机、两飞轮电机的电流值，作为各自的电流反馈值；主控制器DSP根据各自的速度、电流反馈值，结合相应的伺服控制算法，对四台套电机进行速度、电流的双环闭环控制，产生PWM指令，从控制器FPGA根据指令产生PWM，实现对四台套电机高精度伺服控制。

主权项

高集成高精度控制力矩陀螺群伺服控制装置，其特征是，直流电源(4)与电源板(3)连接，电源板(3)包括电源转换模块I(27)、电源转换模块II(28)和电源转换模块III(29)，分别向控制板(1)和驱动板(2)提供功率电源、模拟电源和数字电源；框架I编码器(5)和框架II编码器(6)接收驱动板(2)传输的信息，生成框架I和框架II角位置信息，再发送给控制板(1)；控制板(1)包括CAN总线接口(7)、主控制器DSP(8)、从控制器FPGA(9)、框架I位置采集电路(11)和框架II位置采集电路(10)；驱动板(2)包括隔离电路(12)、框架电机I驱动电路(13)、框架电机II驱动电路(16)、飞轮电机I驱动电路(19)、飞轮电机II驱动电路(23)、框架电机I(14)、框架电机II(17)、飞轮电机I(20)、飞轮电机II(24)、霍尔信号采集电路I(22)、霍尔信号采集电路II(26)、U/V相电流采集电路I(15)、U/V相电流采集电路II(18)、母线电流采集电路I(21)和母线电流采集电路II(25)；主控制器DSP(8)与CAN总线接口(7)连接，实时接收控制力矩陀螺群伺服指令或发送当前控制力矩陀螺群的框架位置、框架角速度、框架电机相电流、飞轮电机转速和飞轮电机母线电流的实时值；从控制器FPGA(9)通过框架I位置采集电路(11)和框架II位置采集电路(10)分别实时采集框架电机I(14)和框架电机II(17)的框架角位置信号，通过霍尔信号采集电路I(22)和霍尔信号采集电路II(26)分别实时采集飞轮电机I(20)和飞轮电机II(24)的角速度信号，并将信号送至主控制器DSP(8)作为各自的速度反馈值；主控制器DSP(8)通过U/V相电流采集电路I(15)、U/V相电流采集电路II(18)、母线电流采集电路I(21)和母线电流采集电路II(25)分别采集框架电机I(14)、框架电机II(17)、飞轮电机I(20)、飞轮电机II(24)的电流值，作为各自的电流反馈值；主控制器DSP(8)根据各自的速度、电流反馈值，结合相应的伺服控制算法，对四台套电机进行速度、电流的双环闭环控制，产生PWM指令，从控制器FPGA根据指令产生PWM，实现对四台套电机高精度伺服控制，即实现对两台套控制力矩陀螺的高精度伺服控制；隔离电路(12)用于隔离控制板(1)中的数字信号地与驱动板(2)中的功率地，避免数字地与功率地之间相互串扰；框架电机I驱动电路(13)与框架电机II驱动电路(16)完全一致，分别用于驱动低速运行的框架电机I(14)和框架电机II(17)；飞轮电机I驱动电路(19)与飞轮电机II驱动电路(23)完全一致，分别用于驱动高速运行的飞轮电机I(20)和飞轮电机II(24)。