基于PWM_ON_PWM调制方式的控制力矩陀螺框架电机驱动控制

摘要/Abstract

摘要： 控制力矩陀螺框架电机驱动电路采用的脉宽调制方式不同，所产生的电机转矩脉动也会不同.针对无刷直流电机驱动的控制力矩陀螺框架系统，从换相期间转矩脉动、非换相期间转矩脉动及脉宽调制方式的应用改进3个方面对不同脉宽调制方式进行分析，得出采用PWM_ON_PWM方式的转矩脉动最小，适用于控制力矩陀螺框架系统的高精度控制要求.通过仿真验证了分析的正确性.

关键词: 控制力矩陀螺, 框架, 脉宽调制, 转矩脉动, PWM_ON_PWM

Abstract: Regarding the brushless direct current motor(BLDC) used in control moment gyro gimbal, the different pulse width modulation (PWM) modes of the full bridge drive circuit has different influences on the torque ripple of the control system. An analysis is presented on the different PWM modes from three aspects, including the electromagnetic torque ripple during the commutation, the torque pulsation during the non commutation, the application and improvement of the PWM mode, a conclusion is given that the best PWM mode for high precision control requirements is the PWM_ON_PWM mode, verification is obtained on the analysis result by numerical simulation.

Key words: control moment gyro (CMG), gimbal, pulse width modulation mode, torque ripple, PWM_ON_PWM

胡跃伟, 鲁明, 田利梅, 武登云. 基于PWM_ON_PWM调制方式的控制力矩陀螺框架电机驱动控制[J]. 空间控制技术与应用, 2014, 40(6): 36-41.

HU Yue-Wei, LU Ming, TIAN Li-Mei, WU Deng-Yun. Control Moment Gyro Gimbal Motor Drive Control Based on PWM_ON_PWM Mode[J]. , 2014, 40(6): 36-41.

参考文献

［1］张相军，陈伯时. 无刷直流电机控制系统中PWM调制方式对换相转矩波动的影响［J］. 电机与控制学报，2003(6)：8791. ZHANG X J, CHEN B S. The different influences of four PWM modes on commutation torque ripples in brushless DC motor control system［J］. Electric Machines and Control, 2003(6)：8791. ［2］张激扬，周大宁，高亚楠. 控制力矩陀螺框架控制方法及框架转速测量方法［J］. 空间控制技术与应用，2008，34(2)：2328. ZHANG J Y, ZHOU D N, GAO Y N. Gimbal control technique and gimbal rate measurement method for the control moment gyro［J］. Aerospace Control and Application, 2008, 34(2): 2328. ［3］堵杰，孙承波，陈国呈.无刷直流电动机换相过程中续流对电压和电流的影响［J］. 电工技术杂志，2002(3)：58. DU J, SUN C B, CHEN G C. Analysis of influence of commutation freewheeling on the voltage and current of BLDCM［J］. The Magazine of The Power Technology, 2002(3): 58. ［4］鲁明，李耀华，张激扬，等. 控制力矩陀螺框架伺服系统的超低速测速方法［J］. 中国惯性技术学报, 2012, 20（2）:234238. LU M, LI Y H, ZHANG J Y, et al. Ultralow speed detection method for CMG gimbal servo systems［J］. Journal of Chinese Inertial Technology, 2012, 20(2):234238. ［5］韦鳃，胡长生，张仲超.一种新的消除无刷直流电机非导通相续流的PWM调制方式［J］. 中国电机工程学报，2005(7)：104108. WEI K, HU C S, ZHANG Z C. A novel pwm schemeto eliminate the diode freewheeling of the inactive phase in BLDC motor ［J］. Proceedings of the CSEE, 2005(7)：104108. ［6］夏长亮.无刷直流电机控制系统［M］. 北京:科学出版社,2009. ［7］周波，窦森，严仰光.电子变换器调压的无刷直流发电机PWM控制模式及其对电压脉动的影响［J］. 中国电机工程学报，2001,21(7):5660. ZHOU B, DOU S， Yan Y G. PWM control modes their influence on voltage fluctuation for the brushless DC generators based on electronic converter［J］. Proceedings of the CSEE, 2001, 21(7):5660.

[1]	鲁明, 梁柱林, 徐张凡. 柔性支撑控制力矩陀螺动力学建模与控制[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(1): 40-46.
[2]	崔宇飞, 邓四二, 邓凯文, 张文虎, 崔永存. 控制力矩陀螺轴承组件摩擦力矩特性研究[J]. 空间控制技术与应用, 2020, 46(5): 73-80.
[3]	刘畅, 王昊, 杨帆, 金仲和. 一种用于SGCMG奇异规避的CVP轨迹规划[J]. 空间控制技术与应用, 2020, 46(4): 7-14.
[4]	徐张凡, 潘松, 陈雷, 鲁明, 吴金涛. 柔性隔振结构影响下控制力矩陀螺的动力学建模与仿真#br#[J]. 空间控制技术与应用, 2020, 46(4): 1-6.
[5]	杜航, 李刚, 鲁明. 控制力矩陀螺框架谐波减速驱动系统建模与仿真[J]. 空间控制技术与应用, 2018, 44(3): 60-66.
[6]	李焕, 党庆庆, 徐世杰 . 基于奇异值分解的单框架变速控制力矩[J]. 空间控制技术与应用, 2018, 44(1): 21-29.
[7]	夏新会, 冯骁, 贾英宏, 徐世杰. CMGs驱动空间机械臂的自适应终端滑模控制[J]. 空间控制技术与应用, 2017, 43(6): 32-39.
[8]	来林, 李刚, 武登云, 翟百臣, 马文栋 . 微小卫星用微型控制力矩陀螺研究[J]. 空间控制技术与应用, 2017, 43(5): 43-48.
[9]	. 基于指令力矩螺旋式搜索的SGCMG 奇异规避方法[J]. 空间控制技术与应用, 2016, 42(6): 26-.
[10]	王焕杰, 金磊, 贾英宏. 基于混合执行机构的敏捷卫星姿态机动控制[J]. 空间控制技术与应用, 2015, 41(6): 19-.
[11]	郭超勇, 张猛, 梁骄雁, 王友平, 于国庆. 一种帆板驱动机构用永磁同步电机微步控制方法[J]. 空间控制技术与应用, 2015, 41(4): 24-29.
[12]	王晓伟, 翟百臣, 罗睿智, 关新. 控制力矩陀螺力学试验后的微振动特性变化[J]. 空间控制技术与应用, 2015, 41(2): 46-50.
[13]	刘宝玉, 金磊, 贾英宏. 大型控制力矩陀螺动力学精细建模与仿真[J]. 空间控制技术与应用, 2014, 40(1): 21-26.
[14]	田利梅，胡跃伟，马文栋. 基于参数自整定速度控制器SGCMG框架伺服控制系统[J]. 空间控制技术与应用, 2013, 39(4): 28-32.
[15]	武登云, 李刚, 鲁明. 1000N·m·s控制力矩陀螺噪声测试与分析[J]. 空间控制技术与应用, 2012, 38(6): 31-.