天基空间目标监视中转台伺服控制系统的设计

为了实现高精度目标跟踪，研制了一套以数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）和现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）为双核心处理器的二维跟踪转台伺服控制系统。控制算法采用位置环和速度环的双闭环比例积分（Proportional-Integral,PI）控制，通过串联校正改善了开环系统的相角裕度和幅值裕度，提高了闭环系统的带宽，最终实现了二维转台高精度、低速平稳的控制。机构和控制器联合调试结果表明：对方位轴和俯仰轴分别做最大速度和最大加速度的正弦引导时，方位轴最大跟踪误差为0.006°，误差均方根值为3.25″；俯仰轴最大跟踪误差为0.005°，误差均方根值为3.24″。测试结果证明该控制系统能够实现二维转台的低速平稳运行，满足大型转台伺服控制系统的性能要求。     

基于行数据扫描的星空多目标星点提取方法

为了解决传统方法无法实时获取星空目标位置问题,文章提出了一种基于行数据扫描的星空多目标星点提取方法,通过阈值提取、行目标提取、星空目标识别和质心坐标计算等四个步骤来快速提取星空目标。为了使该算法能够更有效地运行在嵌入式设备中,对算法进行合理配置,将其分割成FPGA端和DSP端。通过试验验证,在输入图像分辨率为1 280像素×1 024像素的情况下,文章提出的算法星点提取时间小于0.17ms。相比较传统方法,能够在不损失星空目标定位精度的前提下,提高提取速率,更适用于星空背景下的多目标快速星点提取。     

空间相机匀速扫描干扰补偿控制方法

针对空间相机匀速扫描中的周期干扰,研究永磁同步电机（PMSM）抗扰控制问题。为了解决传统状态观测器与内模原理补偿方法形式复杂、计算量大的问题,结合敏感器测量输出和系统模型推导出干扰量,并在重构干扰的基础上,采用超前输入补偿策略快速抑制扰动影响。该方法形式简洁,计算量小,经数学仿真和试验验证,可有效抑制系统正弦扰动,改善稳态性能,减少相机抖动,满足空间成像需求。     

星载二维转台减振驱动控制设计

星载二维转台伺服机构是一种高精度指向调节机构，目前在轨运动应用频带在1Hz~300Hz范围，步进电机在低频旋转时存在振荡问题。为了解决此问题，文章基于正弦脉冲宽度调制（sine pulse width modulation,SPWM）提出了一种控制步进电机细分设计方法。系统以FPGA为控制核心，以LMD18200为电机驱动输出，构成了一个完整的运动控制平台，实现SPWM步进电机的细分控制。通过ModelSim软件仿真和实践表明，电机在低频时能运行平稳，有效降低了电机运行中的噪声和启动、停止时的振动，转台转动过程中抖动明显减小。