機(jī)電一體化靈巧舵機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、電動(dòng)舵機(jī)是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，是飛機(jī)、導(dǎo)彈等飛行器飛行控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其性能的好壞直接決定了整個(gè)飛行器性能的優(yōu)劣。隨著電力電子技術(shù)和永磁電機(jī)的發(fā)展，新型永磁無(wú)刷直流電機(jī)以其體積小、功率密度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)。本文采用盤(pán)式無(wú)刷直流電機(jī)作為電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力源，對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、驅(qū)動(dòng)方式分別展開(kāi)分析，并對(duì)其數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)。研制了一套體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的硬件電路

2、，設(shè)計(jì)了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制算法，以得到較好的控制精度。為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)的可靠性和控制策略的可行性，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)原理樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，所研制的舵機(jī)系統(tǒng)滿足控制性能要求，具有靈巧的一體化特點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。論文研究的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　1.提出了電動(dòng)舵機(jī)伺服系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。分析了舵機(jī)用無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與基本原理，得到了等效電路圖，建立了無(wú)刷直流電機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型，并推導(dǎo)出了電動(dòng)舵機(jī)

3、的傳遞函數(shù)。
　　2.針對(duì)整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，研制了一套以DSP+CPLD為核心控制架構(gòu)的智能功率驅(qū)動(dòng)電路，包括主電源濾波及轉(zhuǎn)換電路、電流檢測(cè)與過(guò)流保護(hù)電路、位置檢測(cè)與旋變激勵(lì)信號(hào)調(diào)理電路、串口通信及其外圍電路。
　　3.根據(jù)無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制算法，其中位置環(huán)采用比例積分控制，速度環(huán)、電流環(huán)均采用比例控制。在DSP主控制器中設(shè)計(jì)了控制模塊、定時(shí)器模塊、采樣模塊和串口通信等模塊。在CP