题目：单框架MSCMG框架伺服系统高精度快响应控制研究

控制力矩陀螺是航天器实现姿态控制的关键执行机构。高精度轻型磁悬浮控制力矩陀螺应用于敏捷机动卫星上，要求其具有高精度和快响应的性能。框架伺服系统的精度及响应速度决定了控制力矩陀螺输出力矩的精度和响应速度。因此，研究框架伺服系统的高精度快响应控制具有重要的意义。本文的主要内容有：1、 研制了框架伺服系统数字控制器及功放电路的硬件电路。数字控制器按照算法输出具有一定占空比的PWM信号和换向信号，经过功放来调节电机平均电压及转向，进而调节电机转速的大小和方向。为保证了控制算法的运算精度，控制器CPU选用32位浮点型DSP TMS320C31，选用FPGA EPF10K40管理外设及生成PWM。本系统数字控制器及功放电路中所选用的芯片均依照航天器件优选目录选择。2、 设计了框架伺服系统数字控制器的软件。为了保证系统速度跟踪的精度，系统采用电流、速度、位置三闭环PID控制。针对系统带宽的提高，本文对专家PID进行了研究。专家PID依据调试经验，根据误差的不同范围给定不同的PID参数，在误差很大的情况下给出最大输出，实现快速跟踪。实验表明，专家PID在提高系统带宽方面起到了很好的作用。3、 磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服系统实验测试及结果。针对框架伺服系统的角速率精度、稳定度及带宽进行了测试，测试结果均达到了样机设计指标。