一種小型化反作用飛輪控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及衛(wèi)星控制技術(shù)，為解決減輕控制電路的重量和體積，本發(fā)明公開(kāi)一種小型化反作用飛輪控制電路，其包括AD轉(zhuǎn)換器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電流采集電路、通信接口電路，在通信接口電路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)有一個(gè)FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片的一端與通信接口電路相連，另一端分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、AD轉(zhuǎn)換器、光電編碼器相連通。本發(fā)明電路把多個(gè)模塊集成在一片F(xiàn)PGA芯片上,實(shí)現(xiàn)了控制電路小型化?？刂齐娐吠ㄟ^(guò)修改FPGA芯片軟件的方法實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的更改，從而使反作用飛輪控制電路適應(yīng)各種規(guī)格飛輪通用的需求。
【專利說(shuō)明】一種小型化反作用飛輪控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星控制技術(shù)，尤其是用于衛(wèi)星的反作用飛輪控制電路，屬于一種小型化、通用化的衛(wèi)星反作用飛輪控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在衛(wèi)星上用的反作用飛輪控制電路大多數(shù)包括光電編碼器采集電路、單片機(jī)處理器電路、單片機(jī)接口電路、電機(jī)控制器?？刂齐娐钒娏鳝h(huán)和速度環(huán)，這種反作用飛輪控制電路體積大，通用性差。特別是在一體式反作用飛輪中運(yùn)用有局限，為了達(dá)到反作用飛輪輕量化的目的就得縮小控制電路的體積。為滿足各種需求，反作用飛輪需形成多種角動(dòng)量系列的產(chǎn)品，以往的設(shè)計(jì)不同角動(dòng)量的反作用飛輪就需要對(duì)應(yīng)一種反作用飛輪控制器電路，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此需要研制通用的反作用飛輪控制器電路。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種小型化反作用飛輪控制電路，它能夠有效地減輕反作用飛輪的重量和體積，能夠提高反作用飛輪的控制性能。
[0005]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種小型化反作用飛輪控制電路，包括AD轉(zhuǎn)換器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電流采集電路、通信接口電路，電流采集電路的一端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連，另一端與AD轉(zhuǎn)換器相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)直流無(wú)刷電機(jī)與光電編碼器相連通，通信接口電路與上位機(jī)相連接，所述的控制電路在通信接口電路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路之間設(shè)有一個(gè)FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片的一端與通信接口電路相連，另一端分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、AD轉(zhuǎn)換器、光電編碼器相連通。
[0006]所述的FPGA芯片包括電機(jī)控制模塊、電流采集模塊、脈沖采集模塊、控制計(jì)算模塊、通信收發(fā)模塊，控制計(jì)算模塊分別與電機(jī)控制模塊、電流采集模塊、脈沖采集模塊、通信收發(fā)模塊相連接；FPGA芯片中的電機(jī)控制模塊與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連通，構(gòu)成電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)電路；FPGA芯片中的電流采集模塊與AD轉(zhuǎn)換器、電流采集電路相連通，構(gòu)成電機(jī)電流采集電路；FPGA芯片中的脈沖采集模塊采集輸入的光電編碼器信號(hào)，構(gòu)成位置信號(hào)輸入電路；FPGA芯片中的通信收發(fā)模塊與通信接口電路構(gòu)成通信電路；控制計(jì)算模塊完成所有控制計(jì)算，將模塊集成在一片F(xiàn)PGA芯片上，以減少控制電路芯片數(shù)量，達(dá)到壓縮體積的目的。
[0007]所述的飛輪控制電路還包括電流環(huán)，電流環(huán)由電機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電流采集電路、AD轉(zhuǎn)換器、電流采集模塊、控制計(jì)算模塊構(gòu)成。電流環(huán)的控制參數(shù)在FPGA芯片上調(diào)整，修改FPGA芯片程序來(lái)修改電流環(huán)控制參數(shù)，使電流環(huán)在不同角動(dòng)量的反作用飛輪中通用。
[0008]所述的飛輪控制電路還包括速度環(huán)，速度環(huán)由脈沖采集模塊、控制計(jì)算模塊、通信收發(fā)模塊、通信接口電路、電流環(huán)構(gòu)成。速度環(huán)的控制參數(shù)在FPGA芯片上調(diào)整，修改FPGA芯片程序來(lái)修改電流環(huán)控制參數(shù)，使速度環(huán)在不同角動(dòng)量的反作用飛輪中通用。[0009]本發(fā)明采用一個(gè)FPGA芯片替代了現(xiàn)有的復(fù)雜電路與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:
改進(jìn)后的控制電路只用一個(gè)FPGA芯片，減少了控制電路芯片數(shù)量，使反作用飛輪控制電路體積壓縮、重量減輕、具有小型化；
控制電路采用FPGA芯片功能提高、通用性增強(qiáng)；
采用電流環(huán)、速度環(huán)雙環(huán)控制的反作用飛輪控制電路，使電流環(huán)、速度環(huán)在不同角動(dòng)量的反作用飛輪中通用。
[0010]
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0012]圖1是本發(fā)明反作用飛輪控制電路的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖中，AD轉(zhuǎn)換器1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2、電流采集電路3、電機(jī)控制模塊4、電流采集模塊5、脈沖采集模塊6、控制計(jì)算模塊7、通信收發(fā)模塊8、通信接口電路9、FPGA芯片10。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，是本發(fā)明反作用飛輪控制電路結(jié)構(gòu)框圖，控制電路包括AD轉(zhuǎn)換器1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2、電流采集電路3、通信接口電路9，電流采集電路3的一端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2相連，另一端與AD轉(zhuǎn)換器I相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2通過(guò)直流無(wú)刷電機(jī)與光電編碼器相連通，通信接口電路9與上位機(jī)相連接，在通信接口電路9與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2之間置有一個(gè)FPGA芯片10，F(xiàn)PGA芯片10的一端與通信接口電路9相連，另一端分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2、AD轉(zhuǎn)換器1、光電編碼器相連通。
[0015]FPGA芯片10包括電機(jī)控制模塊4、電流采集模塊5、脈沖采集模塊6、控制計(jì)算模塊7、通信收發(fā)模塊8，控制計(jì)算模塊7分別與電機(jī)控制模塊4、電流采集模塊5、脈沖采集模塊6、通信收發(fā)模塊8相連接；FPGA芯片10中的電機(jī)控制模塊4與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2相連通，構(gòu)成電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)電路；FPGA芯片10中的電流采集模塊5與AD轉(zhuǎn)換器1、電流采集電路3相連通，構(gòu)成電機(jī)電流采集電路；FPGA芯片10中的脈沖采集模塊6采集輸入的光電編碼器信號(hào)，構(gòu)成位置信號(hào)輸入電路；FPGA芯片10中的通信收發(fā)模塊8與通信接口電路9構(gòu)成通信電路；控制計(jì)算模塊7完成所有控制計(jì)算。將模塊集成在一片F(xiàn)PGA芯片10上，通過(guò)硬件描述語(yǔ)言來(lái)描述各個(gè)模塊的功能，以減少控制電路芯片數(shù)量，達(dá)到壓縮體積的目的。
[0016]飛輪控制電路還包括電流環(huán)，電流環(huán)由電機(jī)控制模塊4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2、電流采集電路3、AD轉(zhuǎn)換器1、電流采集模塊5、控制計(jì)算模塊7構(gòu)成。電流環(huán)采用比例積分控制算法，控制算法需調(diào)整比例系數(shù)和積分系數(shù)來(lái)使電流環(huán)適應(yīng)相應(yīng)的電機(jī)參數(shù)。比例系數(shù)和積分系數(shù)都通過(guò)FPGA芯片10的程序來(lái)修改，電流環(huán)的控制參數(shù)在FPGA芯片10上調(diào)整，修改FPGA芯片10的程序來(lái)修改電流環(huán)控制參數(shù)，使電流環(huán)在不同角動(dòng)量的反作用飛輪中通用。
[0017]飛輪控制電路還包括速度環(huán)，速度環(huán)由脈沖采集模塊6、控制計(jì)算模塊7、通信收發(fā)模塊8、通信接口電路9、電流環(huán)11構(gòu)成。速度環(huán)采用比例積分控制算法，控制算法需調(diào)整比例系數(shù)和積分系數(shù)來(lái)使速度環(huán)適應(yīng)相應(yīng)的電機(jī)參數(shù)。比例系數(shù)和積分系數(shù)都通過(guò)FPGA程序來(lái)修改，速度環(huán)的控制參數(shù)在FPGA芯片上調(diào)整，修改FPGA芯片程序來(lái)修改電流環(huán)控制參數(shù)，使速度環(huán)在不同角動(dòng)量的反作用飛輪中通用。
【權(quán)利要求】
1.一種小型化反作用飛輪控制電路，包括AD轉(zhuǎn)換器[I]、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路[2]、電流采集電路[3]、通信接口電路[9]，電流采集電路[3]的一端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路[2]相連，另一端與AD轉(zhuǎn)換器[I]相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路[2]通過(guò)直流無(wú)刷電機(jī)與光電編碼器相連通，通信接口電路[9]與上位機(jī)相連接，其特征在于: 一個(gè)FPGA芯片[10]設(shè)于通信接口電路[9]與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路[2]之間，F(xiàn)PGA芯片[10]的一端與通信接口電路[9]相連，另一端分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路[2]、AD轉(zhuǎn)換器[I]、光電編碼器相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反作用飛輪控制電路，其特征在于:所述的FPGA芯片[10]包括電機(jī)控制模塊[4]、電流采集模塊[5]、脈沖采集模塊[6]、控制計(jì)算模塊[7]、通信收發(fā)模塊[8]，控制計(jì)算模塊[7]分別與電機(jī)控制模塊[4]、電流采集模塊[5]、脈沖采集模塊[6]、通信收發(fā)模塊[8]相連接； 電機(jī)控制模塊[4]與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路[2]相連通，構(gòu)成電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)電路； 電流采集模塊[5]與AD轉(zhuǎn)換器[I]、電流采集電路[3]相連通，構(gòu)成電機(jī)電流采集電路； 脈沖采集模塊[6]采集輸入的光電編碼器信號(hào)，構(gòu)成位置信號(hào)輸入電路； 通信收發(fā)模塊[8]與通信接口電路[9]相連通，構(gòu)成通信電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反作用飛輪控制電路，其特征在于: 所述的反作用飛輪控制電路還包括電流環(huán)，電流環(huán)由電機(jī)控制模塊[4]、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路[2]、電流采集電路[3]、AD轉(zhuǎn)換器[I]、電流采集模塊[5]、控制計(jì)算模塊[7]構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的反作用飛輪控制電路，其特征在于: 所述的反作用飛輪控制電路還包括速度環(huán)，速度環(huán)由脈沖采集模塊[6]、控制計(jì)算模塊[7]、通信收發(fā)模塊[8]、通信接口電路[9]、電流環(huán)[11]構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103853075SQ201210501237
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】趙萬(wàn)良, 周華俊, 王勇 申請(qǐng)人:上海航天控制工程研究所