中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

随着天文方法及技术的发展，望远镜的口径及体积逐步增大，需要能提供更大驱动力矩的电机带动望远镜系统的轴系运转。大转矩的单台电机不仅会使体积成倍增加、成本呈几何级增长，过大的体积也难以满足运输和安装条件。本课题以南京天文光学技术研究所自主研制的拼接弧线电机为研究对象，对其中的两台单元弧线电机开展同步控制，探索大口径望远镜直接驱动的拼接式双单元电机同步驱动控制方法，为拼接式多单元电机同步运行控制提供技术支持。

若双单元电机中某一电机不能很好的跟踪参考信号（系统自身干扰、网络通信延时等原因），会导致双电机转速产生同步误差；或者由于双电机技术参数的差异，启动阶段和突受负载扰动也会导致双电机转速存在同步误差，这些工况会导致拼接弧线电机产生力矩波动，影响整个望远镜跟踪目标的观测精度，，降低望远镜观测性能。为了避免出现上述现象，本课题根据拼接弧线电机的特点设计拼接式双单元电机同步控制策略。

本课题首先对拼接电机进行数学建模，建立了在不同坐标系下的拼接电机数学模型，详细阐述了空间矢量脉宽调制(SVPWM)和矢量控制策略(FOC)的原理和实现方式，在Matlab/Simulink中搭建了基于空间矢量脉宽调制和矢量控制策略的速度环和电流环双闭环仿真模型。

其次，分析了滑模控制的基本原理，设计了基于改进型双幂次趋近律的积分型滑模速度跟踪控制器。同时以负载转矩为对象搭建了负载转矩观测器，把观测值引入到滑模控制律中，提高了系统的抗扰动性能。

再次，将传统的双PI并行交叉耦合控制与新提出的同步控制策略进行了仿真。仿真结果验证了新提出的同步驱动控制策略具有更好的抗扰性和动态性能。

最后，搭建了双单元弧线电机同步控制的硬件实验平台，对所提出的控制算法进行实验验证。实验结果表明，该方法满足拼接弧线电机在低速工况下的性能指标，提高了双电机系统的同步性能，有望为未来三台乃至多台电机同步驱动控制提供技术积累。