题目：磁悬浮反作用飞轮用无刷直流电机低速控制研究

本课题来源于“十五”国家民用航天科研专项 “卫星新型高精度长寿命磁悬浮反作用飞轮工程化技术及应用研究”。飞轮系统通过电机改变飞轮转速，从而改变飞轮角动量，输出控制力矩，是卫星、空间站等各类飞行器实现姿态控制必不可少的执行机构。和传统机械轴承支撑飞轮相比，采用磁悬浮支承，飞轮转速和寿命将大大提高，同时大大减小飞轮系统的体积和重量。永磁无刷直流电动机及其控制系统是反作用飞轮系统重要组成部分，其工作特点是转速频繁过零，因此反作用飞轮低速和过零时的转矩脉动问题，是其应用于高精度卫星姿态控制的关键技术。本文的主要内容包括：1设计了基于可编程逻辑器件无刷直流电机数字控制系统，详细讨论系统的硬件组成和软件实现，其中可编程逻辑器件完成电机换相，由DSP实现软件控制算法。2提出了一种利用霍尔信号和卡尔曼滤波器估计无刷直流电机低转速的新方法，首先根据永磁无刷直流电机的霍尔位置传感器提供转子位置信号，计算在当前扇区内每一个采样时刻的电机转角，并进行校验，以此作为量测值，建立系统状态方程和量测方程，采用卡尔曼滤波器估计永磁无刷直流电机的实时转速。仿真和实验结果都证明了这种方法的正确性，为解决无刷直流电机低速控制问题提供了新的方法和思路。最后，对全文进行了总结，对进一步的研究提出了方案。