论文部分内容阅读
卫星平台的高精度海洋水色遥感需要解决遥感器的大视场、低杂散光、低偏振灵敏度的难点,国际上采用了望远镜整体旋转扫描配合多元探测器的成像方式,取得了比较好的效果。但国内这方面的工作才刚刚起步,希望在后续海洋水色遥感中得到应用。本课题针对这一需求,开展了旋转望远镜扫描机构控制技术研究,希望为新一代海洋水色仪提供核心的技术基础。
本课题在充分调研国内外海洋水色遥感技术的基础上,对旋转望远镜扫描机构伺服系统中的关键技术进行了研究。首先,分析了旋转望远镜扫描机构伺服系统的工作过程和主要技术指标,并对扫描机构伺服系统进行了方案设计;其次,根据不同的驱动方式建立了无刷直流电机的数学模型,并对影响电机平稳运行的主要因素进行了分析;第三,根据旋转望远镜扫描高稳定性和高跟踪精度的特点,设计采用正弦驱动方式,电流、速度、位置三环PI控制的方案,并进行了建模和仿真分析;第四,完成了伺服系统的软硬件设计,实现了以DSP(TMS320F2812)为控制核心的伺服系统控制技术的全数字化;第五,提出了伺服系统性能检测方法,并对伺服系统性能进行了测试。测试结果表明,旋转望远镜和半角镜驱动电机分别实现了优于6.6×10-5的连续平稳运行和5mrad精密跟踪。
本文的创新点在于:
1)针对旋转望远镜扫描机构的运动特性,提出了一套集无刷直流电机驱动控制、扫描跟踪控制和系统性能检测于一体的完整的伺服系统控制方案,并在此基础上对伺服系统进行了软硬件设计以及性能测试,验证了系统方案的可行性,为旋转望远镜扫描机构控制技术的进一步研究和工程化应用奠定了基础。
2)在正弦驱动方式下采用了电压空间矢量宽调制(SVPWM)技术,对低转速下的无刷直流电机转矩脉动有一定的抑制作用,使得无刷直流电机的周期稳定性和跟踪精度都得到了提高。