超低速、高可靠空间二维转台伺服控制系统设计

为了实现空间二维转台在轨高可靠性和低成本的应用,同时具有低速平稳运动、高精度跟踪和360°全范围连续工作等能力,建立了以FPGA芯片为核心的步进电机矢量控制系统,通过电流正弦细分表的PWM斩波调节实现步进电机的128细分精准控制,以21位光电编码器作为位置反馈,谐波减速器作为传动机构,实现了二维转台的开环控制、速度实时调整跟踪控制、最优路径规划控制和运动超时保护等功能,并对场效应管开关时间对斩波频率和最大细分数的影响进行了分析。实验结果表明,四轴的跟踪精度3σ下优于0.005°,速度稳定性小于5%,伺服控制带宽大于4 Hz,具有连续过零能力。该控制系统可以简化硬件设计、增加软件适用性,适用于超低速运动,满足二维转台对伺服控制系统的指标要求。