[发明专利]一种卫星天线指向机构数字控制系统

摘要

一种卫星天线指向机构数字控制系统，应用于新型高精度高可靠卫星天线指向机构的驱动控制。它主要由数字信号处理器(DSP)、同步电机、旋转变压器、霍尔效应转子位置传感器、激磁输出电路、轴角解码电路、三相桥式功率模块、PWM驱动电路、三相绕组电流检测电路、通讯模块电路、二次电源变换电路、保护电路组成。该系统通过上位机通讯，输出轴位置检测，绕组电流检测，电机转子位置检测和一系列控制方法，可以实现卫星天线指向机构的高精度控制。

主权项

一种卫星天线指向机构数字控制系统，其特征在于包括：二次电源变换模块(2)、功率模块(3)、三相绕组检测电路(4)、同步电机(5)、旋转变压器(6)、检测电路(7)、霍尔效应转子位置传感器(8)、激磁模块(9)、解码模块(10)、星载28V电源(11)、电源转换芯片(12)、PWM驱动电路(13)、DSP控制器(14)、通信模块(15)；星载28V电源(11)通过二次电源变换模块(2)和电源转换芯片(12)得到DSP控制器(14)外设和内核所需要电源，及通信模块(15)、激磁模块(9)、解码模块(10)所需要的电源；同时星载28V电源(11)经过二次电源模块(2)给功率模块(3)供电；同步电机(5)输出轴与旋转变压器(6)转子同轴安装；同步电机(5)的转子位置信号经过霍尔效应转子位置传感器(8)送DSP控制器(14)中；在三相绕组检测电路(4)中调制成0～3V，将电阻电压通过检测电路(7)，输入到DSP控制器(14)中，转化为绕组电流信号；将电阻电压通过检测电路(7)，在三相绕组检测电路(4)中调制成0～3V，输入到DSP控制器(14)中，转化为绕组电流信号；工作时首先上位机通过通信模块(15)给DSP控制器(14)发送位置指令，与此同时DSP控制器(14)输出两路频率恒定、相位相差180度且按正半周期正弦规律变化的PWM波，两路信号经过激磁模块(9)的滤波、整流和差动放大后，输出频率恒定，幅值正弦规律变化的激磁信号送入旋转变压器(6)；旋转变压器(6)感应出两路粗级和两路精级信号，其中由粗级线圈感应出的输出电压信号为粗级信号，由精级线圈感应出的电压信号为精级信号，这四路信号经过解码模块(10)滤波、整形、AD转换后送入DSP控制器(14)，然后由DSP控制器(14)经过滤波、解算、补偿、纠错后得到最终的输出轴位置信号；DSP控制器(14)将接收到的上位机发出位置指令和解算得到的输出轴位置进行比对，当输出轴位置等于上位机给定的位置指令时，DSP控制器(14)没有PWM信号输出，PWM驱动电路(13)和功率模块(3)不工作；当输出轴位置偏离上位机指令位置时，DSP控制器(14)通过霍尔效应转子位置传感器(8)得到的同步电机(5)转子位置信号，结合三相绕组电流检测电路(4)测得的三相绕组电流，经过电机矢量控制解算得到六路PWM驱动信号，输出到PWM驱动电路(13)和功率模块(3)驱动电机工作，完成同步电机(5)矢量控制电流闭环和输出轴位置信号的位置闭环控制，控制卫星天线指向机构的高精度运行。