基于永磁直流无刷电机的电动飞行器舵系统的设计

作     者：王晓洲 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王明彦

授予年度：2009年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：舵系统 无刷直流电机 直接转矩控制 

摘      要：飞行器在空中的运行方向由舵的姿态决定,控制舵姿态的系统称为舵系统。之前的模拟式的电动舵系统由于采用了大量的模拟元件使其抗干扰性较差、快速性不高,使得一些先进控制方法无法应用到实际的控制系统中。因此随着对舵系统机动性要求的提高以及数字化处理器的出现,设计出一套数字化电动舵机伺服系统就变得必要和可能。 传统的舵机采用直流电机。有刷直流电机由于结构上存在机械式的电刷和换向器,导致电机转速和安全性受限制、噪音大。无刷直流电动机具有传统直流电机的机械特性,安全性高、方便控制等优点。近年来,现代电力电子技术进步和永磁材料的发展促进了直流无刷电机的发展。围绕提高舵系统的动态响应水平和整体性能,本文提出了一种基于永磁无刷直流电动机的电动舵伺服系统,并从控制方法、系统实现等方面进行研究。 舵机系统属于转角位置伺服系统,因此针对其系统控制特性,本文控制系统采用位置环、速度环和适用于无刷直流电动机的直接转矩控制相结合的控制方法。首先建立了系统模型。 在对舵系统建立数学建模后,在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型。分别在系统有扰和无扰的情况下,实际位置信号均能在指定范围跟踪不同类型的给定信号。证明了该方案符合舵系统设计要求。 最后提出了基于三菱公司的型号为PS21867的智能功率模块和TMS320F2812为控制核心的系统实现方案。设计、搭建了硬件实验平台,对样机进行调试。初步验证了方案的可行性。