大口径天文望远镜伺服控制系统的研究

NIAOT OpenIR > 学位论文

	大口径天文望远镜伺服控制系统的研究
	胡伟
学位类型	博士
导师	张振超
	2009-06
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位专业	天体物理
关键词	大口径天文望远镜直接驱动齿槽转矩单元电机集中绕组永磁同步电机转矩脉动
摘要	为了探索更早期的宇宙秘密，人们希望拥有更强集光能力的望远镜，而望远镜的集光能力是随着口径的增大而增强的。大的口径使得转动部分的体积更加庞大，重达数百吨，而且还必须克服风载。由于天体目标非常遥远，为了使得望远镜作补偿地球自转时对所观测天体进行精密跟踪，要求驱动达到角秒级的高精度，而且跟踪速度有时极低，甚至小于1″/s，因此伺服控制系统的精度对整个望远镜的系统性能起到重要的作用。传统的中、小型望远镜传动一般采用齿轮传动、蜗轮蜗杆副传动或摩擦传动。随着望远镜口径的增大，精度要求越来越高，高精度大尺寸的齿轮、蜗轮副的制造和运输都很困难。摩擦传动动态高速性能差，有时有低速爬行和滑移现象，难以实现大尺寸高精度加工。因此必须有新的驱动方式来满足未来大口径望远镜跟踪要求。本文根据新型大口径天文望远镜跟踪目标的要求，采用直接驱动控制技术，省去了电机和负载之间的传动部分，将电机与负载直接耦合在一起，可以有效抑制齿隙、静摩擦转矩等非线性因素影响，提高了系统的可靠性，减少了维护时间和维护费用。力矩波动和由齿槽效应引起的非线性间题会影响直接驱动的精度，低速运行的天文望远镜的力矩波动和齿槽效应更加明显。本课题的工作重点之一就是在软硬件设计等方面采取有效的措施，来减小转矩脉动，使伺服系统能够满足快速跟踪望远镜、高精度的要求。在系统的硬件设计部分，从课题要求出发，设计了以TMS320F2812为控制核心的大口径天文望远镜伺服控制系统全数字矢量控制系统。精心设计了基于增量式和绝对式光电编码器的转子位置和速度检测电路。重点设计了以智能功率模块IPM为主体的主电路，提出了对IPM实现三重保护的保护措施，确保了整个系统的高可靠性。电流检测采用LEM公司的霍尔传感器，提高了系统采样精度。在系统软件设计部分，采用汇编语言编写了完整的系统控制软件，完成了SVPWM的输出、定子相电流采样、转子速度/位置观测、驱动信号输出等功能。最后在设计的硬件试验平台上，对所编制的程序进行了调试。
学科领域	自动控制
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/120
专题	学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	胡伟. 大口径天文望远镜伺服控制系统的研究[D]. 中国科学院研究生院,2009.