基于DSP的無(wú)刷直流電機(jī)舵機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、舵機(jī)作為飛行器制導(dǎo)的直接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能的好壞對(duì)其制導(dǎo)精度具有決定性的影響。由于制導(dǎo)飛行器的舵機(jī)需要適應(yīng)其特殊的使用環(huán)境，要求舵機(jī)系統(tǒng)必須具有足夠大的輸出力矩，夠快的響應(yīng)速度、較小的體積、高可靠性等特點(diǎn)。電動(dòng)舵機(jī)具有控制性能好、可靠性高，體積小、重量輕、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，能滿足現(xiàn)代制導(dǎo)飛行器的特殊要求，是目前舵機(jī)研究的重點(diǎn)方向。本文旨在完成一套電動(dòng)舵機(jī)樣機(jī)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，用高性能的數(shù)字處理器 DSP作為系統(tǒng)的控制核心，應(yīng)用現(xiàn)代的智能控制技術(shù)實(shí)

2、現(xiàn)舵機(jī)的全數(shù)字化和智能化，提高電動(dòng)舵機(jī)的性能。
　　本文首先介紹了舵機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，并對(duì)電動(dòng)舵機(jī)的各個(gè)部分進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，重點(diǎn)分析了無(wú)刷直流電機(jī)的工作原理與數(shù)學(xué)模型。根據(jù)電動(dòng)舵機(jī)各部分結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型，依照實(shí)際電動(dòng)舵機(jī)各部分組建形式，在 Simulink中搭建了電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)的整體仿真模型。根據(jù)電動(dòng)舵機(jī)的性能要求，系統(tǒng)采用三閉環(huán)控制策略，內(nèi)環(huán)電流環(huán)和速度環(huán)采用 PI控制。位置環(huán)作為控制器的最外環(huán)，對(duì)舵機(jī)的性能具有決定性的影響，本文采

3、用了PID控制、模糊PID控制以及變論域模糊PID控制三種不同的控制算法，并在所搭建的仿真模型上進(jìn)行了仿真對(duì)比試驗(yàn)，并分析了不同的控制算法下舵機(jī)系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能與跟蹤性能。仿真結(jié)果表明，變論域模糊PID控制算法性能最優(yōu)，模糊PID控制算法次之，PID控制性能較差。其次根據(jù)電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，選取TI公司的TMS320F28335型DSP處理器作為控制器的核心，完成了舵機(jī)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。電動(dòng)舵機(jī)硬件部分，依據(jù)系統(tǒng)要求以及DSP處理

4、器的外圍設(shè)備，設(shè)計(jì)了DSP的最小系統(tǒng)電路，SCI串口通訊模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及各部分信號(hào)調(diào)理電路。軟件部分完成了 DSP主程序設(shè)計(jì)、中斷處理程序設(shè)計(jì)、以及各環(huán)的控制算法程序設(shè)計(jì)。其中控制算法程序是系統(tǒng)的核心，參照仿真實(shí)驗(yàn)，舵機(jī)系統(tǒng)的電流環(huán)和速度環(huán)采用 PI控制算法，位置環(huán)實(shí)現(xiàn)了DSP的PID控制算法與模糊PID控制算。最后，對(duì)舵機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬調(diào)試，并在所設(shè)計(jì)的電動(dòng)舵機(jī)樣機(jī)上對(duì)不同控制算法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本相吻合，模糊