EMA伺服驱动系统控制技术研究

发布时间：2017-06-21 09:12

  本文关键词：EMA伺服驱动系统控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机电作动器(Electro-Mechanical Actuator,EMA)是应用于航空领域的一种新型伺服作动器,相比传统液压作动器具有更好的伺服性能和可靠性,是未来飞机作动器的一个发展趋势。本文设计了一套EMA伺服驱动系统,选取永磁同步电机直接驱动滚柱丝杠的作动方案,设计基于DSP的全数字化软硬件平台,并重点对系统控制技术进行了研究。本文首先介绍了EMA伺服驱动系统的研究现状及其关键技术,建立永磁同步电机的数学模型,详细介绍了SVPWM技术的原理和实现,在电机矢量控制基础上建立系统控制模型,运用传统PID控制进行电流环、速度环和位置环的工程设计。以DSP F28335为控制核心,以IPM为功率电路设计系统全数字化硬件电路平台;介绍了系统软件设计,分析了系统软件结构及重要子程序的功能等。针对系统参数变化时伺服性能降低的情况,提出了更复杂的控制策略,通过辨识系统参数进行自校正控制。研究了系统电气参数和机械参数的辨识,利用辨识的转动惯量值在线对速度控制器进行调整,实现系统速度环的自校正控制。这种方法根据机械参数的变化校正控制器,提高了系统伺服性能。通过Matlab中的电气系统工具箱建立系统物理模型,仿真实现EMA系统基本功能,研究了系统不同伺服指令下的动静态特性,在此基础上验证了参数辨识方法和自校正控制的可行性和有效性。
【关键词】：EMA 永磁同步电机 DSP 参数辨识 自校正控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势12-14
• 1.3 EMA伺服驱动系统关键技术14-17
• 1.3.1 EMA硬件平台技术14-15
• 1.3.2 EMA系统控制技术15-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第二章 EMA控制系统建模和设计18-29
• 2.1 永磁同步电机数学模型18-20
• 2.1.1 永磁同步电机基本数学模型18-19
• 2.1.2 永磁同步电机坐标变换及其矢量控制19-20
• 2.2 空间矢量脉宽调制算法原理及其实现20-23
• 2.2.1 SVPWM原理20-22
• 2.2.2 SVPWM软件实现22-23
• 2.3 系统控制模型设计23-28
• 2.3.1 EMA伺服驱动系统控制模型建立23-24
• 2.3.2 电流环设计24-25
• 2.3.3 速度环设计25-27
• 2.3.4 位置环设计27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 EMA伺服驱动系统硬件电路设计29-44
• 3.1 EMA系统硬件结构29-30
• 3.2 系统控制电路设计30-38
• 3.2.1 DSP最小系统30-32
• 3.2.2 CPLD电路32
• 3.2.3 检测保护电路32-36
• 3.2.4 控制信号输入输出及通信模块电路36-38
• 3.3 功率电路设计38-42
• 3.3.1 系统电气回路38-40
• 3.3.2 IPM智能功率模块及其接口电路40-42
• 3.4 系统其它外围电路设计42-43
• 3.4.1 按键显示电路42
• 3.4.2 电流电压采样电路42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 EMA伺服驱动系统软件设计44-49
• 4.1 软件开发环境及编程方法44
• 4.2 程序功能分析44-48
• 4.2.1 系统主程序44-45
• 4.2.2 主中断程序45-46
• 4.2.3 采样反馈子程序46-48
• 4.3 软件调试与开发48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 EMA伺服驱动系统控制策略研究49-63
• 5.1 参数辨识原理及辨识模型建立49-51
• 5.1.1 模型参考自适应参数辨识49-50
• 5.1.2 离散系统参数辨识模型设计50-51
• 5.2 转动惯量系统参数辨识51-57
• 5.2.1 系统电气参数离线辨识51-52
• 5.2.2 电机转子转动惯量辨识52-55
• 5.2.3 系统转动惯量辨识55-57
• 5.3 速度环自校正控制57-60
• 5.3.1 自校正控制原理57-59
• 5.3.2 自校正控制的实现59-60
• 5.4 系统仿真与分析60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 工作总结63
• 6.2 后续工作研究展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 酆勇,麻晓园;TMS320C6X DSP的C语言与汇编混合编程技术[J];计算机测量与控制;2003年09期

2 储海燕;许刚;;基于AD2S1200的旋转变压器解码电路的设计[J];科学技术与工程;2012年20期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吴茂刚;矢量控制永磁同步电动机交流伺服系统的研究[D];浙江大学;2006年

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本文编号：468185