直流陀螺電機穩(wěn)速系統(tǒng)的研究.pdf

1、陀螺尋北儀是一種全天候、不依賴其他條件測定真北的定向儀器,通過敏感地球自轉(zhuǎn)角速度來完成找北。陀螺電機是陀螺尋北儀的心臟,要使陀螺儀穩(wěn)定且尋北精度高,必須要求陀螺電機在尋北過程中保持較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度。傳統(tǒng)陀螺馬達多采用交流電機,交流電機存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率較低等缺點,且很難達到較高的轉(zhuǎn)速精度。無刷直流電機不僅轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度優(yōu)于交流電機,而且體積小、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速特性好、效率高。
　　為了提高陀螺尋北儀的定向精度,從陀螺運動方程入手分析研究

2、了陀螺電機轉(zhuǎn)速大小和轉(zhuǎn)速精度對尋北結(jié)果的影響。闡述了兩相無位置傳感器無刷直流電機的工作原理,給出了簡化結(jié)構(gòu)及電機的數(shù)學(xué)模型。
　　在兩相無刷直流電機工作原理和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于DSP的陀螺電機硬件控制系統(tǒng)。電機的驅(qū)動控制信號為四路相位相差90°的方波信號,由TMS320LF2407產(chǎn)生;采用雙H橋模塊對電機進行控制,四路方波信號通過改變雙H橋的通斷來實現(xiàn)無刷直流電機的啟動、調(diào)速和停止。為了能夠提高直流電機的轉(zhuǎn)速精度,在開

3、環(huán)的基礎(chǔ)上設(shè)計了電機閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制的核心在于反電勢提取。電機的端電壓由脈沖控制信號與反電勢信號疊加而成,對端電壓進行濾波來濾除不需要的高頻成分,再將反電勢信號進行過零比較。過零比較后得到的輸出信號是與反電勢頻率相同的方波信號,DSP根據(jù)反電勢信號的頻率改變輸出的四路驅(qū)動信號,對電機進行閉環(huán)控制。
　　在硬件電路的基礎(chǔ)上設(shè)計了兩相直流電機的軟件控制系統(tǒng),完成了四路相位相差90°的方波信號的生成、反電勢提取、頻率值計算和閉環(huán)控