电机控制在卫星姿态控制系统中的应用

摘要

近几年来,纳米卫星在全世界的科学研究中占有越来越重要的地位,很多大学和研究所也在设计他们自己的纳米卫星。都灵理工大学同样也开发了自己的卫星,项目的名称叫做Aramis(阿拉米斯),它提出了一个模块化结构。这种结构的优点如下:首先,这种模块的可重用性更好,其次,克服了尺寸有限的问题。阿拉米斯包括两个主要部分:一个是电源管理子系统,另一个是通信子系统。
　　本论文的主要工作是实现姿态控制系统,是电源管理子系统的一部分。为了实现精确的姿态控制,关键是要设计一个良好的电机控制系统。本论文首先分析了各种不同的电机并比较了它们之间的优缺点。由于卫星上电机的特殊性,需要寿命长且高效的电机,选择了合适的电机类型直流无刷电机。选好以后进行仿真,找出工作程序的细节,然后开发出两种设计策略,最终选择高集成专用芯片L6235驱动电机。在硬件级别实现电机控制系统。由于电源总线的限制,设计了电压调节电路,并用仿真实验结果验证。为了保证电机长期工作处于安全状态,设计了电流测量的功能。为了处理的电机转速,设计出一个速度控制回路。到此为止,完成了整个电机控制系统的设计。设计完成后,还进行了硬件测试,包括计速器输出测试,RC脉冲测试和速度控制回路测试,结果与仿真结果相符。最后在软件层面实现电机控制系统,描述了电机控制流的基本操作数据和软件设计,包括电机定时器,计数器和电流测量的功能。通过本文的测试,错误率可以控制在有效的范围内,所需的功能基本都实现,得到了不错的效果。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 阿拉米斯项目简介

1.3 本文的工作

第2章 电机控制系统

2.1 电机种类

2.1.1 交流电机

2.1.2 直流电机

2.1.3 电机的比较

2.1.4 无刷直流电机

2.2 电机控制电路的仿真

2.2.1 仿真策略

2.2.2 仿真结果分析

2.3 设计策略

2.3.1 微控制器(MCU)

2.3.2 IC控制电路

第3章 硬件设计

3.1 硬件实现

3.1.1 L6235技术细节

3.1.2 电压调节器的设计

3.1.3 电流测量电路的设计

3.1.4 速度控制电路的设计

3.2 硬件测试

3.2.1 计速器输出测试

3.2.2 RC脉冲测试

3.2.3 速度控制电路的测试

第4章 软件设计

4.1 电机定时器的实现

4.2 电机计数器的实现

4.3 电流测量的实现

第5章 结论

参考文献

附录— 系统硬件图

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文