超低速、高可靠空间二维转台伺服控制系统设计

来源：电子测量技术杂志2021年第2期北京时间：

作者：冯汝鹏，何鉴伦，朴永杰，谢晓光，徐伟

单位：1.中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室，长春 130033;2.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033;3.重庆大学，重庆，401331

摘要：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度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度，速度稳定性小于5%，伺服控制带宽大于4Hz，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。

关键词：二维转台;步进电机;矢量控制;128细分;伺服控制

基金资助：国家自然科学基金资助项目（51705497）；吉林省重点科技研发计划项目（20190303094SF）