[发明专利]一种基于高频脉冲信号的无刷直流电机的控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于高频脉冲信号的无刷直流电机的控制器，属于电机控制领域。

背景技术

在卫星光通信系统中，在进行通信之前，须对发射光场信号进行接收，即接收机的探测器必须接收到发射的调制光场。为此，须使被发射的光场正确地对准光接收机，同时，接收机探测器也需要根据发射光场的发射方向进行适当调整，使发射机瞄准在卫星确定方向的范围内的过程称为瞄准。对入射光束进行扫描、搜索的过程称为捕获。通信中保持两卫星间光信号始终处在对准状态过程称为跟踪。

由于光场的光束很窄、传输距离又很长，因此，上述的瞄准、捕获和跟踪的问题变得尤其突出。带有转台的光通信终端机构中通常会采用直流无刷电机，在空间中经常存在低温、真空等环境条件，这些因素有时会引起冷焊或者终端回转机构的静摩擦阻力增大的现象，而这些都将对终端中转台的摩擦力矩产生影响，一般是指终端的控制输出会因此而呈现非线性和不连续状态，这样就会使控制精度和终端稳定度变差。而对于光通信终端工作时的要求的控制精度来讲，这样就会给调试和正常工作时带来影响。

目前对于这些影响的处理方法是一般采用将静摩擦带来的控制死区进行“抠除”，然而这样的做法就会损失了一部分的控制可用输出，并且又会带来使控制的输出呈现不连续状态，进而造成能量利用低、控制范围小、精度不高的问题，不利于对终端进行稳定控制。

发明内容

本发明目的是为了解决现有采用抠除控制死区的方法控制直流无刷电机存在损失部分控制输出，进而造成能量利用低、控制范围小、精度不高的问题，提供了一种基于高频脉冲信号的无刷直流电机的控制器。

本发明所述一种基于高频脉冲信号的无刷直流电机的控制器，它包括位置PID控制模块、速度PID控制模块、高频脉冲控制器、角位置测量单元和反馈速度获取模块，

角位置测量单元用于测量无刷直流电机输出轴的角位置信号，反馈速度获取模块用于将角位置测量单元输出的电机真实角位置信号处理，并输出电机真实速度信号；高频脉冲控制器用于产生高频脉冲信号；

给定位置输入信号与所述电机真实角位置信号的比较值作为位置PID控制模块的输入信号，该信号经位置PID控制模块调节后的输出信号与所述电机真实速度信号的比较值作为速度PID控制模块的输入信号，该信号经速度PID控制模块调节后的输出信号与所述高频脉冲信号的叠加信号作为直流无刷电机的控制信号输出。

本发明的优点：本发明所述控制器对位置控制终端中的转台进行“动态润滑”，克服转台的静态摩擦，使得控制器的输出无死区，提高终端转台的控制范围和精度。并且保证了控制输出的连续性，使得控制效果平滑，稳定。

附图说明

图1是带有死区的控制量输出曲线图；

图2是连续输出的控制量曲线图；

图3是本发明装置的电气原理示意图；

图4是高频脉冲控制器的电气原理示意图；

图5是高频脉冲信号波形图；

图6是加载高频脉冲信号后直流无刷电机的控制曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于高频脉冲信号的无刷直流电机的控制器，它包括位置PID控制模块1、速度PID控制模块2、高频脉冲控制器3、角位置测量单元4和反馈速度获取模块5，

角位置测量单元4用于测量无刷直流电机输出轴的角位置信号，反馈速度获取模块5用于将角位置测量单元4输出的电机真实角位置信号处理，并输出电机真实速度信号；高频脉冲控制器用于产生高频脉冲信号；

给定位置输入信号与所述电机真实角位置信号的比较值作为位置PID控制模块1的输入信号，该信号经位置PID控制模块1调节后的输出信号与所述电机真实速度信号的比较值作为速度PID控制模块2的输入信号，该信号经速度PID控制模块2调节后的输出信号与所述高频脉冲信号的叠加信号作为直流无刷电机的控制信号输出。

本实施方式采用双闭环控制，位置、速度双闭环输出叠加高频脉冲，对光点终端转台的轴承进行动态“润滑”，达到补偿了摩擦力矩的效果，从而保证了控制器的输出的线性度，使得控制器的输出由图4中不连续的情况变为图5所示，连续，这样在设计控制器时的冗余量会增加。

本实施方式所述控制器的开发环境为嵌入式开发环境CCS3.3。