一种高精度低功耗磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统数字控制装置

摘要

一种高精度低功耗磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统数字控制装置，对磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统进行高精度控制，其主要包括CPU模块、模/数转换模块、功放模块、通讯模块。CPU模块通过接口电路获取框架伺服电机的电流、转速和位置信号等数据，通过控制算法进行运算生成控制量对PWM进行调制，将具有一定占空比的PWM信号经隔离后送至功率放大模块以驱动电机。本发明实现了控制力矩陀螺框架伺服系统全数字化、集成化设计，减小了控制器的体积，增强了控制器的柔性，并应用先进的控制算法实现了伺服系统的高精度控制。

主权项

1、一种高精度低功耗磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统数字控制装置，其特征在于：包括基于Nios处理器的FPGA系统(6)、高速光耦隔离电路(3)、驱动及功率放大电路(2)、力矩电机(1)、电流传感器接口电路(10)、角位置传感器(8)、测速电机(11)、A/D转换模块(9)，其中A/D转换模块(9)包括调偏电路、滤波电路及A/D转换电路，电流传感器(10)检测力矩电机(1)的绕组电流经A/D转换模块进入FPGA系统(6)形成电流闭环；测速电机(11)检测力矩电机(1)的速度，输出模拟量电压，经A/D转换模块(9)形成数字量进入FPGA系统(6)形成速度闭环；角位置传感器(8)采集力矩电机(1)的角位置信号，经过角位置传感器接口电路(7)转换成FPGA输入范围内的电压信号；在FPGA系统(6)内部通过Avalon总线采集角位置数字信号后形成位置闭环，通过三环闭环控制后，经过控制算法计算出控制量对PWM进行调制，再将调制完成的PWM信号经高速光耦隔离电路(3)、驱动及功率放大电路(2)后生成框架伺服电机所需的控制电流，从而实现对伺服系统的高精度控制。