電動(dòng)舵機(jī)是控制導(dǎo)彈飛行姿態(tài)的關(guān)鍵部件。目前電動(dòng)舵機(jī)多為小功率型，本文結(jié)合某型裝備研發(fā)，進(jìn)行大功率高響應(yīng)電動(dòng)舵機(jī)的研制嘗試，通過(guò)對(duì)其中關(guān)鍵技術(shù)的深入分析和研究，綜合應(yīng)用多種先進(jìn)技術(shù)，并根據(jù)實(shí)際工作條件設(shè)計(jì)研發(fā)了一種采用無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)舵機(jī)，經(jīng)仿真和樣機(jī)試驗(yàn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求。論文的主要工作和成果有：采用齒輪加滾珠絲杠的機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)了電動(dòng)舵機(jī)作動(dòng)器。通過(guò)減速齒輪將電機(jī)降速，并經(jīng)滾珠絲杠將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為絲杠的直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證電動(dòng)舵機(jī)具有較大的承載能力、較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較高的傳動(dòng)精度。采用基于DSP數(shù)字控制技術(shù)完成了電動(dòng)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)。主功率電路采用自舉驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了輔助電源的數(shù)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷直流電機(jī)的四象限運(yùn)行。電機(jī)減速采用能量再生制動(dòng)，避免了反接制動(dòng)帶來(lái)大的電流沖擊。控制器采用以PID為基礎(chǔ)的電流、速度、位置三閉環(huán)控制策略，其中位置環(huán)采用模糊PID控制策略，以滿足不同幅值、負(fù)載下系統(tǒng)高響應(yīng)要求。研究了電動(dòng)舵機(jī)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)對(duì)舵機(jī)系統(tǒng)各組成單元及環(huán)節(jié)的分析、研究，推導(dǎo)了電機(jī)軸轉(zhuǎn)角到舵面擺角之間的數(shù)學(xué)方程，建立了基于無(wú)刷直流電機(jī)的電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
圖表清單
注釋表
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 電動(dòng)舵機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 控制算法設(shè)計(jì)
    1.4 本文的研究目的及內(nèi)容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
第二章 電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 電動(dòng)舵機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.1.1 電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)組成
        2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)
    2.2 機(jī)電作動(dòng)器的設(shè)計(jì)
        2.2.1 作動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        2.2.2 永磁無(wú)刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)
    2.3 驅(qū)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)
        2.3.1 功率電路
        2.3.2 中央處理器
        2.3.3 外部 AD 芯片的選取
        2.3.4 電流反饋信號(hào)的采集
        2.3.5 舵機(jī)位置反饋信號(hào)的采集
        2.3.6 調(diào)理電路的設(shè)計(jì)
        2.3.7 電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的檢測(cè)
        2.3.8 信號(hào)隔離電路
        2.3.9 保護(hù)電路
        2.3.10 驅(qū)動(dòng)電路
            2.3.10.1 驅(qū)動(dòng)電路的原理
            2.3.10.2 驅(qū)動(dòng)電路自舉電容的設(shè)計(jì)
            2.3.10.3 驅(qū)動(dòng)電路負(fù)偏電壓的產(chǎn)生
        2.3.11 CAN 總線通信
    2.4 本章小結(jié)
第三章 電動(dòng)舵機(jī)數(shù)學(xué)建模
    3.1 電動(dòng)舵機(jī)的工作原理
    3.2 無(wú)刷直流電機(jī)及其數(shù)學(xué)模型
        3.2.1 無(wú)刷直流電機(jī)工作原理
        3.2.2 無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型
    3.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型
    3.4 驅(qū)動(dòng)器數(shù)學(xué)模型
    3.5 反饋電位計(jì)數(shù)學(xué)模型
    3.6 非線性環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型
        3.6.1 間隙非線性
        3.6.2 摩擦非線性及 Stribeck 摩擦模型
        3.6.3 飽和限幅非線性
    3.7 舵機(jī)控制系統(tǒng)整體數(shù)學(xué)模型
    3.8 本章小結(jié)
第四章 電動(dòng)舵機(jī)控制器設(shè)計(jì)與仿真
    4.1 電流環(huán)控制器設(shè)計(jì)
    4.2 速度環(huán)控制器設(shè)計(jì)
    4.3 位置環(huán)控制器設(shè)計(jì)
    4.4 系統(tǒng)參數(shù)的修正
    4.5 本章小結(jié)
第五章 電動(dòng)舵機(jī)控制器軟件設(shè)計(jì)
    5.1 軟件設(shè)計(jì)原理框圖
    5.2 控制算法及其軟件實(shí)現(xiàn)
        5.2.1 電流環(huán)控制
        5.2.2 速度環(huán)控制
        5.2.3 位置環(huán)控制
        5.2.4 PID 控制策略
    5.3 電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)方法
        5.3.1 BLDCM 的 PWM 調(diào)制方式
        5.3.2 BLDCM 的制動(dòng)
    5.4 CAN 總線通信協(xié)議
    5.5 控制軟件框圖
    5.6 本章小結(jié)
第六章 電動(dòng)舵機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)
    6.1 測(cè)試方案
    6.2 測(cè)試數(shù)據(jù)
        6.2.1 空載性能實(shí)驗(yàn)
            6.2.1.1 不同控制方式下系統(tǒng)性能比較
            6.2.1.2 動(dòng)態(tài)特性測(cè)試
        6.2.2 負(fù)載性能實(shí)驗(yàn)
            6.2.2.1 階躍響應(yīng)測(cè)試
            6.2.2.2 頻率特性測(cè)試
    6.3 試驗(yàn)結(jié)果分析
第七章 結(jié)論
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)習(xí)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3151801