多电化机电系统电—机械负载的建模方法与仿真研究

发布时间：2017-08-08 10:27

  本文关键词：多电化机电系统电—机械负载的建模方法与仿真研究

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【摘要】：飞行控制系统作为现代飞机的重要组成部分,由飞控计算机、伺服作动器、传感器、控制显示及机内自检测5个子系统组成。伺服作动器作为执行机构,按照计算机指令驱动舵面,进而控制飞机飞行姿态。因此,飞控系统的性能与可靠性直接受到伺服作动器的影响。EMA是在多电飞机中将电能转换为机械能进而驱动机械负载的一类执行器,由于其不需安装液压管路,重量轻,耗能少且体积小,灵活度、可靠性和存活能力高,受到航空领域的广泛关注。本文设计了基于永磁同步电机(PMSM)矢量控制的EMA三闭环伺服控制系统。以永磁同步电机,机械传动部分,负载三部分数学模型为基础,组成了三闭环控制系统的模型,并将所建模型作为电网的负载。研究各参数变化对EMA伺服控制系统的影响,进行仿真,研究其动态特性。论文具体工作如下:首先,简要介绍了研究背景与国内外现状,对所建模型需要的关键技术进行分析,并选择适用于EMA的驱动电机、伺服控制技术及机械传动技术。其次,根据所选技术,分析各组成部分的数学模型。综合上述各部分,建立完整的控制系统的仿真模型。最后,在基于Matlab/simulink设计的EMA伺服控制系统仿真模型的基础上,将模型作为电网的负载,对不同电机参数进行仿真分析并研究其不同工作状态下的动态性能。选择合适的控制策略,对伺服控制系统进行优化。
【关键词】：永磁同步电动机(PMSM) 矢量控制 闭环 EMA 伺服控制系统
【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】：2016
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-15
• 第一章 绪论15-26
• 1.1 课题研究背景15-23
• 1.1.1 多电/全电飞机简介15-17
• 1.1.2 作动器发展简介17-23
• 1.2 机电作动器国内外发展现状23-24
• 1.3 课题研究意义24-25
• 1.4 本课题主要研究内容25-26
• 第二章 机电作动系统关键技术26-39
• 2.1 引言26-27
• 2.2 电机技术27-35
• 2.2.1 伺服电机简介27-33
• 2.2.2 永磁同步电机驱动控制技术33
• 2.2.3 永磁同步电机矢量控制调制技术33-35
• 2.3 机械传动技术35-36
• 2.4 伺服控制技术36-38
• 2.4.1 伺服系统简介36-37
• 2.4.2 伺服控制策略37-38
• 2.5 EMA伺服控制系统发展趋势38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 EMA伺服控制系统数学模型与控制策略39-55
• 3.1 机电作动器结构39
• 3.2 永磁同步电机39-43
• 3.2.1 永磁同步电机的基本结构39-40
• 3.2.2 永磁同步电机的数学模型40-42
• 3.2.3 永磁同步电机矢量控制技术42-43
• 3.3 电压空间矢量SVPWM技术43-48
• 3.3.1 电压空间矢量的提出43-44
• 3.3.2 空间矢量的合成44-45
• 3.3.3 电压空间矢量的合成45-47
• 3.3.4 基本电压空间的作用时间47-48
• 3.3.4.1 合成矢量所在扇区的计算47
• 3.3.4.2 开关时间的计算47-48
• 3.4 三闭环伺服控制器设计48-52
• 3.4.1 电流环设计49-50
• 3.4.2 速度环设计50-52
• 3.4.3 位置环设计52
• 3.5 EMA机械传动机构的数学模型52-53
• 3.6 EMA负载模型的数学模型53-54
• 3.7 本章小结54-55
• 第四章 EMA伺服系统仿真模型55-62
• 4.1 Matlab/Simulink简介55
• 4.2 EMA伺服控制系统整体模型55-56
• 4.3 永磁同步电机控制系统模型56-60
• 4.3.1 PARK逆变换模块57
• 4.3.2 SVPWM生成模块57-59
• 4.3.3 逆变器模块59
• 4.3.4 电动机仿真模型59-60
• 4.4 机械传动系统模型60
• 4.5 负载模型60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 EMA伺服控制系统仿真验证及优化62-76
• 5.1 EMA伺服控制系统仿真结果分析62-64
• 5.1.1 电流环阶跃响应分析62
• 5.1.2 速度环阶跃响应分析62-63
• 5.1.3 位置环阶跃响应分析63-64
• 5.2 影响EMA伺服系统性能的参数分析与仿真结果64-71
• 5.2.1 不同电机参数下EMA伺服控制系统仿真结果分析64-67
• 5.2.2 突加和突卸负载下的EMA伺服控制系统仿真结果分析67-69
• 5.2.3 空载和满载启动的EMA伺服系统仿真结果分析69-71
• 5.3 EMA伺服控制系统优化71-75
• 5.3.1 模糊PID自整定控制的基本原理71-73
• 5.3.2 模糊自整定PID控制器的设计与仿真73-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 论文总结76
• 6.2 展望76-78
• 参考文献78-83
• 致谢83-84
• 在学期间研究成果及发表的学术论文84

【参考文献】

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本文编号：639525