基于DSP的卫星天线交流伺服系统研究

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随着卫星应用在国家航天科技应用中占有越来越来重要的地位,围绕卫星的各项专业研究也广泛展开。卫星往往需要依靠天线来完成通讯及数据传输,天线需要对距离遥远的目标进行超低速高精度的伺服跟踪和精确定位,因此天线伺服系统成为卫星研制的重要内容之一。本文针对卫星天线伺服系统的试样研制,展开了相关理论研究和实践验证,主要包括下面四个部分内容。  首先,综合分析了国内外卫星天线伺服系统的研制应用概况,总结了卫星天线伺服系统所采用技术方案的趋势,重点分析了目前在该领域应用较多的永磁无刷直流电机和永磁同步电动机交流伺服系统的应用特点,并对目前两种先进的电机控制策略磁场定向矢量控制和直接转矩控制的技术方法进行了对比分析,然后介绍了本文的主要研究工作。  其次,针对卫星天线伺服的技术需求,提出了采用永磁同步电动机作为执行机构、控制策略采用磁场定向矢量控制的主体方案,并对其关键控制方法进行理论研究和仿真实现。根据Clarke及Park两种变换建立了同步电动机的d-q坐标下数学模型,依据模型及矢量控制原理给出了控制器设计方案和SVPWM控制波形生成方案,仿真结果验证了本文采取的技术方案的正确性。  其后,根据提出的技术方案展开了卫星天线交流伺服系统的硬件设计和软件设计。硬件设计主要包括以DSP为核心的控制电路和以MOSFET及其驱动电路为核心的功率电路两部分,对各关键电路的设计分别予以说明。软件设计主要包括主程序、中断服务程序两大部分,对控制器实现、SVPWM生成、故障保护等主要功能模块的设计思路予以说明并给出了流程图。  最后,本文针对预定的系统技术指标,搭建了卫星天线交流伺服系统测试平台,验证了硬件和软件设计的合理性和正确性,该卫星天线交流伺服系统的试样系统实现了各项关键技术指标。
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