CMG框架超低速无电流环矢量控制研究

针对控制力矩陀螺框架在超低速工况下存在转速测量精度低、多源扰动力矩及非线性摩擦等问题,提出了基于无电流环矢量控制的超低速驱动控制方法。首先,建立超低速工况下的框架电机的机电模型,设计了无电流环磁场矢量控制器(field-oriented control,简称FOC);其次,针对转速测量精度的问题,设计了转速观测器作为反馈环节。结果表明,与方波驱动法相比,该方法无换相转矩,提高了转速测量精度,且在面对多源扰动、非线性摩擦时具有鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的可行性和有效性。

石英玻璃的等离子体抛光技术研究现状

具有耐腐蚀、热膨胀系数低等诸多优良物理化学特性的石英玻璃在高性能光学系统中被广泛使用。其要求元件达到纳米级的表面粗糙度,而且没有损伤层和残余应力,因此精加工之后的超精密抛光工序尤为重要。文章介绍了气囊、磁流变、弹性发射、离子束等几种石英玻璃精密抛光方法,侧重阐述了国内外等离子体抛光技术,包括等离子体辅助化学刻蚀、等离子体喷射加工、等离子化学蒸发加工技术的研究进展及取得的成果,并且对等离子体技术的未来发展进行了概述。

半球谐振陀螺装配技术的发展现状及趋势

目前,半球谐振陀螺在装配过程中存在着装配精度低、一致性差、成品率低等问题。半球谐振陀螺装配技术的短板制约着半球谐振陀螺性能指标的提升、高合格率和批量化生产。通过调研半球谐振陀螺产品的研究现状,分析了影响半球谐振陀螺精度的因素,阐述了在半球谐振陀螺装配过程中亟需突破的关键技术,包括面向装配的几何误差建模技术、无损柔性夹持技术、铟焊低应力连接装配工艺、非平行板电容精密检测等关键技术,并对半球谐振陀螺装配技术的发展趋势进行了展望。

卫星动量轮轴承组件精密装调技术

卫星执行机构动量轮轴承组件预紧力是影响角接触球轴承刚度及疲劳寿命的一个重要因素,本文通过赫磁接触应力确定了某型号轴承组件较合适的预紧力和接触角范围,以防接触应力过大导致轴承疲劳损伤;通过轴向位移理论,修正了内外隔圈实际研磨量,提高了轴承预紧配置效率;通过轴承组件跑合试验验证,电机电流稳定;有效控制了摩擦力矩,为卫星动量轮稳定运行及长寿命要求提供了技术支撑。

基于FPGA的PID控制在液浮陀螺回路中的应用

PID控制器的可靠性及实时性,是实现运动控制系统精确定位或跟踪的重要环节。利用PID控制液浮陀螺再平衡回路,在分析PID控制算法的基础上,采用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)对增量型PID控制器进行设计及仿真实验,使陀螺输出能及时响应角增量的变化。程序采用VHDL语言编写,使用软件Libero v9.0完成PID控制器的设计、编译和仿真,仿真结果表明该方法有效可行。

开关电源拓扑在飞轮控制系统中的应用综述

卫星在轨运行时,在光照区/阴影区下,卫星电源母线电压差异较大,飞轮在高转速运行时,电机反电势较高,为了满足需求,具有升压功能的开关电源拓扑在飞轮控制系统中得到了有效应用。介绍了几种常用的非隔离型/隔离型拓扑结构,为未来飞轮控制系统的设计提供了有实际意义的应用思路。

MEMS半球谐振陀螺的角速度积分及其FPGA设计

微电子机械系统(MEMS)半球谐振陀螺是MEMS微陀螺领域的研究热点,能工作在角速度积分模式下,具有体积小、质量轻、功耗低、成本低、对称性高、Q值高,以及精度高等优点。文章给出了一种微型半球谐振陀螺的结构,研究了其工作原理以及检测方法,设计了一种数字式MEMS半球谐振陀螺仪的角速度积分工作模式方案及其FPGA实现方法,以完成目前MEMS半球谐振陀螺的角速度积分模式的控制与检测工作。

基于阳极键合的硅微圆盘多环谐振陀螺的设计与制作

提出了一种新型的基于阳极键合的硅微圆盘多环谐振陀螺的结构设计及其制作方法。该种陀螺采用MEMS工艺制作而成,基底材料为肖特BF33玻璃,电极和谐振器均由单晶硅片加工而成,肖特BF33玻璃与单晶硅片通过阳极键合工艺键合在一起。介绍了该种陀螺的基本结构、工作原理,并进行了仿真分析,得出该种陀螺具有较小的频率分裂,表现出陀螺效应。最后,通过MEMS工艺进行了实际加工,得到了该种陀螺的实验样品。

基于FPGA的数字滤波器设计与仿真

信息技术的快速发展带动了信号处理技术水平的大幅提升。利用可编程逻辑器件和EDA技术实现数字滤波器是现代嵌入式系统普遍使用的技术。探讨一种基于FPGA的FIR数字滤波器设计,首先掌握有限冲击响应FIR数字滤波器的基本原理,同时结合FIR数字滤波器的特点和目标滤波特性进行设计和计算。利用Matlab软件以及窗函数法设计滤波器并设置滤波参数,从而对各部分信号处理模块进行详细设计,使用Actel公司的综合性开发软件Libero v9.0完成FIR数字滤波器的设计、编译和仿真。

微半球陀螺测控电路国内外现状与关键技术

微半球陀螺相比于传统的机械陀螺具有更小的尺寸,因此其对温度、湿度、磁场等外界环境的变化更为敏感。为了保证陀螺具有较好的工作表现,需要使外部驱动信号的频率严格锁定于工作模态的中心频率上,且陀螺输出信号幅值恒定。与此同时,由于微半球陀螺信号为微弱信号,故而需要采用微弱信号采集技术及反馈技术对其进行处理,并且通过解调控制算法得到输出信号。阐述了微半球陀螺基本测控电路的国内外发展现状,并从Sigma-delta、模态匹配、正交补偿、温度补偿等角度分析了微半球陀螺测控电路的关键技术。

基于System Generator建模的微半球陀螺数字化测控电路设计

随着对于惯性测量单元精确度的要求不断提升,针对于陀螺仪测控电路的要求也逐步提高。首先介绍了微半球谐振陀螺的结构与工作原理,然后对其测控电路工作原理进行了介绍。之后通过System Generator建模设计出微陀螺的闭环控制与检测电路方案,搭建微陀螺的电路系统,完成微陀螺的性能测试,为微陀螺的测控电路领域的研究提供参考和支持。

飞轮螺纹连接预紧力矩设计及应用

本文开展了飞轮螺纹连接预紧力矩设计,优化了预紧力理论计算系数。分别按紧固件和被连接件计算预紧力,取两者中的较小值,计算最小拧紧力矩。并通过飞轮产品装配实测验证,最大误差不超过13%,避免了按以往标准确定的预紧力矩过大的潜在风险。联合厌氧胶防松,可以为我所飞轮产品紧固连接提供技术支撑。

金属振动陀螺调平方案设计与比较

金属振动陀螺是一种低成本、轻小型的新型固体波动陀螺,在战术级应用领域具有广大的应用前景。金属振动陀螺谐振子的频率分裂直接反映陀螺的性能指标,频率分裂可以通过机械调平的方式进行修正。对金属振动陀螺的调平方法进行了梳理和比较,提出了质量修正、刚度修正2种调平思路和增加、去除材料等5种修正方法。通过对各种调平修正方法的比较,选择激光去重法对谐振子顶面进行质量调平修正,并进行实验验证。实验结果表明,该方法修正后,在保持品质因数基本不变的情况下,谐振子的频率分裂由5.3Hz降低到0.9Hz,陀螺的零偏稳定性由55(°)/h降低到6(°)/h,性能指标提高了1个数量级。