專利名稱：一種反作用飛輪控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于衛(wèi)星的反作用飛輪控制 裝置。
背景技術(shù)：
目前，在衛(wèi)星上用的反作用飛輪控制裝置大多數(shù)只包括霍爾傳感器、電流 調(diào)節(jié)器、電機(jī)控制器?？刂蒲b置只包括一個(gè)電流環(huán)，這種反作用飛輪控制精度 低，軸承摩擦力對反作用飛輪力矩影響大，特別是在高轉(zhuǎn)速時(shí)，反作用飛輪需 要克服較大的軸承摩擦力，因此反作用飛輪的實(shí)際輸出力矩與理論輸出力矩相 差較大。這種反作用飛輪一般通過模擬電壓量來與上位機(jī)通信，這種通訊方式 容易受外界干擾，特別是在長線傳輸時(shí)，模擬電壓的失真很大，反作用飛輪很 難精確控制。這種反作用飛輪通常使用霍爾器件測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，沒有使用諸如 光電編碼器這種高精度的測量器件來測量速度，霍爾器件測速的精度有限，反 作用飛輪控制精度無法滿足高精度要求。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種采用速度環(huán)77和電流 環(huán)88雙環(huán)控制的適用高精度高穩(wěn)定度反作用飛輪控制裝置。該裝置包括，光電 編碼器ll、電機(jī)組件22、托架33、控制器電路板44、電機(jī)驅(qū)動器55、真空罩底 座66。
所述的光電編碼器11安裝在托架33上， 一端與電機(jī)組件22連接，另一端與 控制器電路板44電連接，構(gòu)成速度環(huán)77;所述的托架33與電機(jī)組件22螺接；所 述的控制器電路板44螺接在托架33下；所述的電機(jī)驅(qū)動器55安裝在真空罩底座 66上，與控制器電路板44電連接，構(gòu)成電流環(huán)88;所述的真空罩底座66與托架 33螺接。
所述的控制器電路板44包括，速度環(huán)77、電流環(huán)88、串口通信電路8，電流 環(huán)88與速度環(huán)77采用電連接，完成電流與速度信號相互轉(zhuǎn)換的過程。速度環(huán)77 與串口通信電路8采用電連接，與上位機(jī)通信，得到精確的速度信號，從而達(dá)到 精確地控制反作用飛輪的轉(zhuǎn)速的目的。
本發(fā)明通過采用速度環(huán)77和電流環(huán)88雙環(huán)來控制反作用飛輪輸出預(yù)期的 速度，消除電機(jī)組件22摩擦力對反作用飛輪輸出力矩的影響；通過串口通信 電路8進(jìn)行數(shù)字指令傳輸，解決了反作用飛輪指令容易受外界干擾、模擬指令 電壓失真大的問題，使反作用飛輪控制精度以倍數(shù)提高；通過高精度的光電編 碼器11采集電機(jī)組件22的速度信號，得到了高精度的電機(jī)速度信號反饋給速 度環(huán)77控制，從而實(shí)現(xiàn)反作用飛輪的髙精度控制。

圖l是本發(fā)明反作用飛輪控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的速度環(huán)的構(gòu)成示意圖。 圖3是本發(fā)明的電流環(huán)的構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
如圖l是本實(shí)用新型提出的一種衛(wèi)星用反作用飛輪控制裝置結(jié)構(gòu)圖，包括， 光電編碼器1K電機(jī)組件22、托架33、控制器電路板44、電機(jī)驅(qū)動器55、真 空罩底座66。光電編碼器11安裝在托架33上， 一端與電機(jī)組件22連接，另
一端與控制器電路板44電連接，構(gòu)成速度環(huán)77;速度環(huán)77由光電編碼器11、 光電編碼器檢測與處理電路2、 MCU電路3、 D/A轉(zhuǎn)換器4、電流環(huán)88構(gòu)成。其 中光電編碼器11作為位置測量器件，光電編碼器檢測與處理電路2對光電編 碼器11輸出脈沖進(jìn)行倍頻，MCU電路3對倍頻后的計(jì)數(shù)值進(jìn)行微分，得到反作 用飛輪的轉(zhuǎn)速。托架33與電機(jī)組件22螺接；控制器電路板44螺接在托架33 下；電機(jī)驅(qū)動器55安裝在真空罩底座66上，與控制器電路板44電連接，構(gòu) 成電流環(huán)88;電流環(huán)88由電流調(diào)節(jié)器5、電機(jī)控制器6、電機(jī)驅(qū)動器7、電機(jī) 組件22構(gòu)成，電流調(diào)節(jié)器5用來控制電機(jī)電流，使電機(jī)組件22輸出預(yù)期的力 矩，電機(jī)控制器6用于控制電機(jī)驅(qū)動器55，從而驅(qū)動電機(jī)組件22。電機(jī)組件 22帶動光電編碼器11轉(zhuǎn)動，光電編碼器11檢測電機(jī)組件22的位置，輸出位 置脈沖信號給控制器電路板44，控制器電路板44通過串口通信電路8接收上 位機(jī)的轉(zhuǎn)速指令，然后根據(jù)光電編碼器11的轉(zhuǎn)速信號和轉(zhuǎn)速指令速過速度環(huán) 77、電流環(huán)88形成電機(jī)控制信號，控制電機(jī)驅(qū)動器7，驅(qū)動電機(jī)組件22。真 空罩底座66與托架33螺接。
如圖2是本實(shí)用新型提出的速度環(huán)77的構(gòu)成示意圖，光電編碼器ll檢測電機(jī) 組件22的位置信號，輸出位置脈沖信號，光電編碼器倍頻及計(jì)數(shù)電路2對光電編 碼器ll的脈沖信號進(jìn)行倍頻和計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值送給MCU電路3微分計(jì)算，得到反作 用飛輪的轉(zhuǎn)速，MCU電路3根據(jù)指令轉(zhuǎn)速和當(dāng)前轉(zhuǎn)速的速度差得到電機(jī)電流控制 信號，通過D/A轉(zhuǎn)換器4送給電流環(huán)88，完成速度控制過程。
如圖3是本實(shí)用新型提出的電流環(huán)88的構(gòu)成示意圖，電流調(diào)節(jié)器5接收速度 環(huán)77送來的電機(jī)電流控制信號與當(dāng)前的電機(jī)電流進(jìn)行比較，得到電機(jī)電流差值， 送給電機(jī)控制器6，電機(jī)控制器6對電機(jī)電流差值進(jìn)行P麗調(diào)制，并根據(jù)電機(jī)組件
的位置信號產(chǎn)生電機(jī)組件的控制信號，送給電機(jī)驅(qū)動器7驅(qū)動電機(jī)組件22，電機(jī) 組件22帶動光電編碼器11轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生位置信號，完成電流控制及速度反饋過程。
權(quán)利要求1、一種反作用飛輪控制裝置，包括光電編碼器[11]、電機(jī)組件[22]、托架[33]、控制器電路板[44]、電機(jī)驅(qū)動器[55]、真空罩底座[66]；其特征在于，光電編碼器[11]安裝在托架[33]上，一端與電機(jī)組件[22]連接，另一端與控制器電路板[44]電連接，構(gòu)成速度環(huán)[77]；托架[33]與電機(jī)組件[22]螺接；控制器電路板[44]螺接在托架[33]下；電機(jī)驅(qū)動器[55]安裝在真空罩底座[66]上，與控制器電路板[44]電連接，構(gòu)成電流環(huán)[88]；真空罩底座[66]與托架[33]螺接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的反作用飛輪控制裝置，其特征在于，速度環(huán)[77] 由光電編碼器[ll]、光電編碼器檢測與處理電路[2]、 MCU電路[3]、 D/A轉(zhuǎn)換器 [4]、電流環(huán)[88]構(gòu)成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的反作用飛輪控制裝置，其特征在于，電流環(huán)[88] 由電流調(diào)節(jié)器[5]、電機(jī)控制器[6]、電機(jī)驅(qū)動器[7]、電機(jī)組件[22]構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的反作用飛輪控制裝置，其特征在于，采 用速度環(huán)[77]和電流環(huán)[88]雙環(huán)控制，電流環(huán)[88]與速度環(huán)[77]采用電連接， 完成電流與速度信號相互轉(zhuǎn)換。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的反作用飛輪控制裝置，其特征在于，控制器電路 板[44]設(shè)有串行通信電路[8]與速度環(huán)[7]電連接，完成與上位機(jī)的通信。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種反作用飛輪控制裝置，涉及衛(wèi)星控制技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括光電編碼器、電機(jī)組件、托架、控制器電路板、電機(jī)驅(qū)動器、真空罩底座。該裝置采用了速度環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)控制，克服了軸承摩擦力對反作用飛輪輸出力矩的影響，提高了反作用飛輪的控制精度。該裝置通過串行口與上位機(jī)通信，提高了抗干擾能力且提高了轉(zhuǎn)速指令精度。該裝置采用光電編碼器測量反作用飛輪速度，提高了反作用飛輪的測速精度。
文檔編號B64G1/28GK201068204SQ20072007324
公開日2008年6月4日 申請日期2007年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日
發(fā)明者吳敬玉, 吳永初, 張?jiān)葡? 彭仁軍, 勇 王, 趙萬良, 凱 鄭 申請人:上海航天控制工程研究所