高可靠性空間末端效應(yīng)器無刷直流電機驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、研制空間站大機械臂是我國未來空間站建設(shè)中必不可少的過程，而末端效應(yīng)器是機械臂的一個重要組成部分。結(jié)合我們空間站機械臂原理樣機末端效應(yīng)器研制課題，為了實現(xiàn)末端效應(yīng)器穩(wěn)定可靠的工作，本文主要研究末端效應(yīng)器無刷直流電機驅(qū)動控制系統(tǒng)及其高可靠性設(shè)計與實現(xiàn)問題。
　　結(jié)合末端效應(yīng)器研制任務(wù)，本文首先給出了末端效應(yīng)器的無刷直流電機的選型及相關(guān)研究基礎(chǔ)。針對末端效應(yīng)器機構(gòu)的運動軌跡規(guī)劃，對控制系統(tǒng)的運動規(guī)劃，進行了建模與仿真。設(shè)計了三閉環(huán)結(jié)構(gòu)來

2、實現(xiàn)電機的運動控制，在MATLAB/Simulink平臺上搭建模型，仿真結(jié)果驗證了控制系統(tǒng)有較好的高精度高動態(tài)性能特性。
　　根據(jù)末端效應(yīng)器驅(qū)動控制任務(wù)要求和設(shè)計方案，以DSP TMS320F2812為核心控制器，構(gòu)建了硬件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，主要包括DSP最小系統(tǒng)、控制器的通信接口、功率驅(qū)動電路、PWM控制電路、電流檢測電路等電路。并且考慮了控制系統(tǒng)PCB電路板的制作流程和設(shè)計實現(xiàn)方法。在CCS3.3環(huán)境下根據(jù)模塊化設(shè)計的思路開發(fā)了

3、DSP控制系統(tǒng)軟件，包括主程序模塊、通信子模塊和相關(guān)的中斷模塊程序，并且考慮了軟件的速度優(yōu)化。
　　同時考慮到將來航天應(yīng)用的高可靠性要求，本文從電機控制器自身的軟硬件和容錯冗余控制兩個方面提出了很多提高系統(tǒng)可靠性的方法，提出了采用一種基于雙繞組余度無刷直流電機的新的熱備份控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基于傳感器冗余信息的故障檢測方法，并且對其進行了詳細的研究。
　　最終，為了驗證末端效應(yīng)器電控系統(tǒng)以及整個末端效應(yīng)器系統(tǒng)的工作情況，設(shè)計了一個