資源描述：
《陀螺飛輪控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文陀螺飛輪控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)HARDWAREDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFGYROWHEELCONTROLSYSTEM李彥霖哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號(hào)：V448.22學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：621.3密級(jí)：公開工學(xué)碩士位論文陀螺飛輪控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)碩士研究生：李彥霖導(dǎo)師：趙輝申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：控制科學(xué)與工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:V448.22U.D.C:621.3DissertationfortheMasterD
2、egreeinEngineeringHARDWAREDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFGYROWHEELCONTROLSYSTEMCandidate：LiYanlinSupervisor：Prof.ZhaoHuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：Har
3、binInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著航天技術(shù)的發(fā)展、航天任務(wù)的多樣化，微小航天器的應(yīng)用越來越廣泛，在保證航天器性能的前提下減小體積與質(zhì)量就成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)，陀螺飛輪這種集成了傳感器和執(zhí)行器的新型姿態(tài)控制元件就有了廣闊的應(yīng)用前景。本文針對(duì)陀螺飛輪的實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用的需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了陀螺飛輪控制系統(tǒng)的硬件部分，包括電流精密測(cè)量模塊、飛輪調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊和數(shù)據(jù)采集通信模塊。首先，本文分析了主要硬件模塊的工作原理。提出了精密電阻采樣法和電流/頻率轉(zhuǎn)換法兩種電流精密測(cè)量方案，并分析了主要誤差來源。確定了基于鎖相環(huán)的飛輪驅(qū)動(dòng)控制系
4、統(tǒng)，為使鎖相環(huán)控制器更接近線性環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了10狀態(tài)的鑒頻鑒相器。采用EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)總線傳輸數(shù)據(jù)，在節(jié)省ISA總線板卡的同時(shí)保證了數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性。其次，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電流精密測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路。精密電阻采樣法利用電阻網(wǎng)絡(luò)減小采樣電阻溫漂，通過自校準(zhǔn)技術(shù)補(bǔ)償失調(diào)誤差；對(duì)電流/頻率轉(zhuǎn)換法進(jìn)行改進(jìn)，增加A/D轉(zhuǎn)換器采集積分電容電壓，提高了系統(tǒng)測(cè)量精度和分辨率。-4實(shí)驗(yàn)證明精密電阻法測(cè)量誤差小于1.5*10安培，電流/頻率轉(zhuǎn)換法測(cè)量誤差小-4于4*10安培。然后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了飛輪驅(qū)動(dòng)硬件電路。除了在軟件中設(shè)置電路保護(hù)模塊外，額外通過硬件電路實(shí)現(xiàn)了母線過流保護(hù)、過壓保
5、護(hù)和泵升電壓保護(hù)的功能，保證了驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)行的可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示系統(tǒng)穩(wěn)速精度為0.04%，且可以很好的跟蹤階躍信號(hào)和斜坡信號(hào)。最后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于EtherCAT的數(shù)據(jù)采集通信電路。根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)了由模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器組成的數(shù)據(jù)采集輸出模塊，利用NiosII軟核在FPGA中實(shí)現(xiàn)了EtherCAT從站。對(duì)采集和輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，證明了通信系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性和可靠性。關(guān)鍵詞：陀螺飛輪；電流精密測(cè)量；無刷直流電機(jī)；鎖相環(huán)；EtherCAT-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelopmentofaerospacete
6、chnologyandthediversificationofaerospacemissions,theapplicationofmicrospacecraftshasbecomemoreandmorewidespread.Toreducethevolumeandqualityonthepremiseofensuringspacecraftperformancehasbecomearesearchhotspot.ThegyroflywheelintegratessensorsandThenewattitudecontrolelementoftheactuatorh
7、asabroadapplicationprospect.Inthispaper,accordingtotheexperimentalresearchandapplicationrequirementsofthegyroflywheel,thehardwarepartofthegyroflywheelcontrolsystemisdesignedandimplemented,includingthecurrentprecisionmeasurementmodule,theflywheelspeedcontroldrivemoduleandthedataacquisi
8、tionc
