面向全電動(dòng)舵機(jī)閉環(huán)控制及高速通信系統(tǒng)的研究.pdf

1、電動(dòng)舵機(jī)作為高精度伺服系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等優(yōu)點(diǎn)，其在航空航天的發(fā)展越來(lái)越迅速。本課題采用交流永磁同步伺服電機(jī)作為舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元相比于無(wú)刷直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，其具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、調(diào)速范圍寬、指令響應(yīng)快、運(yùn)行效率更高、定位精度高。電動(dòng)舵機(jī)交流伺服系統(tǒng)成為電動(dòng)舵機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)。采用EtherCAT以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多電動(dòng)舵機(jī)交流伺服系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)高速通信，可以完成以主站為指令的通信系統(tǒng)。
　　本文對(duì)電動(dòng)舵機(jī)交流伺服系統(tǒng)進(jìn)行了分析，用JM

2、AG仿真分析并加工出滿(mǎn)足電動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩要求的交流永磁同步電機(jī)，設(shè)計(jì)以高性能 MCU為控制核心的控制系統(tǒng)，采用體積小精度高磁電編碼器作為電機(jī)末端位置反饋。采用了以EtherCAT以太網(wǎng)通信，使用ESC從站設(shè)備完成了主站與從站電動(dòng)舵機(jī)交流伺服系統(tǒng)、多舵機(jī)交流伺服系統(tǒng)之間的高速實(shí)時(shí)通信。
　　分析交流永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。設(shè)計(jì)交流永磁同步電機(jī)的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的閉環(huán)控制傳遞函數(shù)。在電動(dòng)舵機(jī)交流伺服系統(tǒng)的控制策略上，采用前饋

3、控制策略來(lái)使其具有指令高響應(yīng)特性和指令跟隨特性，采用二自由度控制策略使其具有抗干擾特性。
　　最后搭建系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)EtherCAT通信系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，對(duì)交流永磁同步電機(jī)的速度環(huán)、電流環(huán)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，使其滿(mǎn)足電流響應(yīng)、轉(zhuǎn)速要求。采用了常用的高速定位實(shí)驗(yàn)對(duì)交流伺服系統(tǒng)的前饋、二自由度等控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，使電動(dòng)舵機(jī)具有較好高速位置響應(yīng)特性，同時(shí)對(duì)電動(dòng)舵機(jī)交流伺服系統(tǒng)進(jìn)行了正弦指令跟隨系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用交流伺服系統(tǒng)的電動(dòng)舵