基于FPGA的磁悬浮飞轮用自修复磁轴承控制器的设计

摘要：

磁悬浮飞轮是对卫星等航天器进行高精度姿态控制的执行机构,为了提高空间用磁悬浮飞轮控制系统的可靠性和灵活性,对基于FPGA的磁轴承数字控制器进行研究.首先,对磁轴承系统进行建模,并选择合适的控制策略;利用片上软硬件协同设计的思想,提出了一种基于FPGA和LEON3处理器软核的磁轴承数字控制器.然后,搭建了实验系统测试系统的实际性能.最后,提出了一种基于FPGA的自修复磁轴承控制器.基于FPGA的磁轴承控制器相对基于DSP+FPGA的控制器失效率降低了10%,控制板面积减小30%.实验结果表明,在基于FPGA的磁轴承控制器控制下,在磁悬浮飞轮工作转速范围内,飞轮转子跳动量＜20 μm,力矩输出误差＜4×10~(-3) N·m,正反转不一致性＜10%,达到了较高的控制精度.

关键词：磁悬浮飞轮、主动磁轴承、现场可编程门阵列、软处理器核、自修复

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分类号：TH133.7;V448.22

资助基金：国家973重点基础研究发展规划资助项目2009CB724001;国家863高技术研究发展计划资助项目2008AA12A200

在线出版日期：2010-01-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2762-2770