電動(dòng)舵機(jī)用大功率交流伺服控制及通訊系統(tǒng)的研制.pdf

1、目前，小功率電動(dòng)舵機(jī)的研究已經(jīng)取得了較快的進(jìn)步。相比之下，大功率電動(dòng)舵機(jī)的研究還存在諸多問(wèn)題。電動(dòng)舵機(jī)在大型彈道導(dǎo)彈上的應(yīng)用也不多，電動(dòng)舵機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化研究還不成熟。本論文圍繞以上問(wèn)題在電機(jī)設(shè)計(jì)、控制器硬件開(kāi)發(fā)及控制策略等方面對(duì)大功率電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行研究，同時(shí)引入了基于EtherCAT的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通信技術(shù)。
　　根據(jù)導(dǎo)彈舵機(jī)小型化、高功率密度等技術(shù)要求，本文對(duì)大功率導(dǎo)彈舵機(jī)用永磁同步電機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。對(duì)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理

2、的選擇和優(yōu)化；合理確定了電機(jī)的槽極方案；對(duì)電機(jī)各部分的材料尤其是電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體材料進(jìn)行了合理選擇。此外，利用JMAG軟件對(duì)電機(jī)模型進(jìn)行了電磁仿真分析，利用仿真得到的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)數(shù)據(jù)、磁密數(shù)據(jù)、及鐵損、銅損等參數(shù)對(duì)電機(jī)方案進(jìn)行分析。
　　本文對(duì)驅(qū)動(dòng)大功率伺服系統(tǒng)工作的控制器進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在控制器硬件電路方面，對(duì)控制器的功率驅(qū)動(dòng)部分、電流反饋部分、角位置信息反饋部分進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)；對(duì)于信號(hào)檢測(cè)部分，在母線電壓信號(hào)檢測(cè)和溫度信號(hào)檢測(cè)方面

3、做了相應(yīng)設(shè)計(jì)；此外，為增加系統(tǒng)的抗干擾性和安全性，在母線輸入端進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，為避免上電斷電時(shí)的過(guò)大沖擊也做了保護(hù)設(shè)計(jì)。
　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制，本文采用了基于PID原理的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三閉環(huán)控制策略，并為進(jìn)一步優(yōu)化控制效果引入了弱磁控制策略。為實(shí)現(xiàn)多芯片間通訊和通過(guò)TwinCAT主站控制電機(jī)運(yùn)行的功能，在基于EtherCAT的從站通信系統(tǒng)硬件上做了優(yōu)化，設(shè)計(jì)了軟件通訊時(shí)序并編寫了通訊程序；此外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)際通訊效果