基于FPGA的磁悬浮飞轮用自修复磁轴承控制器的设计

• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 磁悬浮飞轮 主动磁轴承 现场可编程门阵列 软处理器核 自修复
• 年，卷（期）: 2009,（11）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 2762-2770
• 页数: 9页
• 分类号: TH133.7|V448.22
• 字数: 4318字
• 语种: 中文

摘要

磁悬浮飞轮是对卫星等航天器进行高精度姿态控制的执行机构,为了提高空间用磁悬浮飞轮控制系统的可靠性和灵活性,对基于FPGA的磁轴承数字控制器进行研究.首先,对磁轴承系统进行建模,并选择合适的控制策略;利用片上软硬件协同设计的思想,提出了一种基于FPGA和LEON3处理器软核的磁轴承数字控制器.然后,搭建了实验系统测试系统的实际性能.最后,提出了一种基于FPGA的自修复磁轴承控制器.基于FPGA的磁轴承控制器相对基于DSP+FPGA的控制器失效率降低了10%,控制板面积减小30%.实验结果表明,在基于FPGA的磁轴承控制器控制下,在磁悬浮飞轮工作转速范围内,飞轮转子跳动量＜20 μm,力矩输出误差＜4×10~(-3) N·m,正反转不一致性＜10%,达到了较高的控制精度.