機電一體化靈巧舵機控制系統(tǒng)設計.pdf

1、電動舵機是一種復雜的機電一體化系統(tǒng)，是飛機、導彈等飛行器飛行控制系統(tǒng)的關鍵組成部分，其性能的好壞直接決定了整個飛行器性能的優(yōu)劣。隨著電力電子技術和永磁電機的發(fā)展，新型永磁無刷直流電機以其體積小、功率密度高、結構簡單、控制靈活等諸多優(yōu)點，已廣泛應用于電動舵機系統(tǒng)。本文采用盤式無刷直流電機作為電動舵機系統(tǒng)的動力源，對其結構特點、工作原理、驅動方式分別展開分析，并對其數(shù)學模型和傳遞函數(shù)進行了推導。研制了一套體積小、結構緊湊、可靠性高的硬件電路

2、，設計了位置、轉速、電流三閉環(huán)控制算法，以得到較好的控制精度。為了驗證所設計硬件系統(tǒng)的可靠性和控制策略的可行性，搭建了實驗平臺，并對原理樣機進行了測試實驗。結果表明，所研制的舵機系統(tǒng)滿足控制性能要求，具有靈巧的一體化特點，具有很高的應用價值。論文研究的內容主要包括以下幾個方面：
　　1.提出了電動舵機伺服系統(tǒng)關鍵技術指標。分析了舵機用無刷直流電機的結構與基本原理，得到了等效電路圖，建立了無刷直流電機的動力學模型，并推導出了電動舵機

3、的傳遞函數(shù)。
　　2.針對整個驅動系統(tǒng)，研制了一套以DSP+CPLD為核心控制架構的智能功率驅動電路，包括主電源濾波及轉換電路、電流檢測與過流保護電路、位置檢測與旋變激勵信號調理電路、串口通信及其外圍電路。
　　3.根據(jù)無刷直流電機的運行特點及數(shù)學模型，設計了位置、轉速、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主控制器中設計了控制模塊、定時器模塊、采樣模塊和串口通信等模塊。在CP