航天公开课闭环控制原理思维导图

两台交流电动机分别由两个相互独立的电流环驱动，单一驱动功放闭环原理框图

引入电流环的目的是用输入给定电压控制电动机的输出转矩

双电机消隙控制要求电机输出转矩和电机驱动电流之间有良好的线形关系，不受其他因素的影响

利用电机输出转矩和电机驱动电流之间良好的线形关系

只要精确地控制电机电流，也就达到了精确控制电机输出转矩的目的

而电流闭环控制正好能使输入给定电压与电机电流保持良好的线形关系

来自于消隙控制处理单元，实际上来自于速度环的输出，由于两台交流电机是联轴的

两个电流环可以看成一个转矩环，也就是速度环的内环

由消隙控制处理单元读取速度环输出的调节控制量

根据消隙方程计算得出两个电流环的给定控制电压（不消隙是消隙的一种特殊状态）

总的来看，消隙系统是一个增加了消隙功能的标准双环速度伺服系统

改造速度环控制对象特性，为速度环校正创造了方便条件

克服可控硅整流器的死区和非线性以及电抗器电感值变化的影响，提高电流的静态控制精度和动态响应带宽

限制最大电流，保证可控硅整流器的安全

另外，在双马达驱动系统中，借助电流环，可以方便地实现电消隙和抑制差速振荡

每一个电流环，都包括各自的一套可控硅整流器和一台马达的电枢回路

在双马达驱动系统中，两个电流环之间是独立的

在天线驱动系统中，电流环的测量反馈元件过去常用大功率、小阻值的电阻，现在改用霍尔电流传感器

与测量电阻相比，这种传感器不仅体积小、重量轻、功耗小、不发热，而且实现了强弱电之间的彻底隔离

它安全可靠、使用方便，是作为电流测量反馈的理想器件

传动链中齿隙的存在会使得传动产生相应滞后，甚至会产生极限环振荡

在动力传动链中，单纯的机械消隙已经无能为力，双马达驱动电消隙独具魅力

双马达电消隙的基本原理是，在天线输出轴末级大齿轮上耦合两个相同的齿轮箱

每个齿轮箱都由一台马达驱动，通过各自的电流环

在两台马达之间加一定数量的相等相反的偏置力矩

使两个齿轮箱输出齿轮的齿面分别靠紧天线输出轴末级大齿轮的两个相反的啮合面

一般也是由三环构成的，从外到内依次是位置环、速度环、电流环

此外，为了进一步改善性能或增加功能，有可能还增加其他辅助环路或电路

天线驱动系统一般指速度环以内的东西，其中最重要的部件是驱动马达和驱动功率放大器

驱动系统的主要功能是实时地、准确地驱动天线，保证位置环完成精确跟踪目标的任务

天线驱动系统的工作特点是频繁加速、减速，必须有优越的动态性能

经常在低速运行，但有时也在高速运行，必须有极宽的调速范围和良好的低速平稳性能

换向频繁，必须是可逆系统。驱动马达和驱动功放必须满足这些要求

目前在精密卫星通信天线驱动系统中，大多采用永磁直流马达，驱动功放则是多种多样

有直流脉宽调制（PWM）调速装置、可控硅整流器等

一般采用位置控制、速度控制和力矩控制的三环结构

系统硬件大致由以下几部分组成：电源单元、功率逆变和保护单元、检测器单元、数字控制器单元、接口单元

相对应伺服系统由外到内的“位置”“速度”“转矩”3个闭环

伺服系统一般分为3种控制方式。在使用位置控制方式时，伺服完成所有的3个闭环的控制

在使用速度控制方式时，伺服完成速度和扭矩（电流）两个闭环的控制