电磁弹射直线电机动子位置检测方法研究

发布时间：2020-08-07 14:10

【摘要】：近年来,电磁弹射系统(EMALS)以其重量轻、体积小、维护便利、可控性好等优点,在航空母舰的应用中越来越受到重视。由于该系统对发射过程中动子位置有很高的精度需求,故需要建立一套精确的位置检测装置。在现有的研究报道中,对完全满足电磁弹射特殊要求的直线感应电机动子位置检测方法还比较少。在此背景下,该项研究以MSP430F149单片机为核心,应用格雷母线位置检测技术来代替传统直线光栅尺测量方法,对电磁弹射直线感应电机动子的位置进行检测。首先,分析了用于电磁弹射的直线感应电机,介绍了直线电机动子位置检测方法的研究现状。针对电磁弹射特殊的工况要求,确定了以电磁感应为基础的格雷母线位置检测方法,并对格雷母线位置检测原理和系统工作原理进行简要分析,设计改进型格雷母线结构和系统总体结构。其次,在搭建了总体架构的基础上,进行系统整套软、硬件部分的设计。其中硬件部分主要包括了MSP430F149单片机的控制平台和控制部分各电路的设计,软件部分主要包括了在IAR集成开发调试环境下的MSP430F149芯片的工程和利用C语言编写的上位机程序。最后,对于该项研究所设计的系统软、硬件部分进行了上电实验。对有无动子存在时信号的变化、定子线圈周期的精度要求、动子检测位置的结果进行了性能测试,并对结果进行了分析。实验结果表明该项研究设计的基于格雷母线位置检测原理的直线电机动子位置检测方法定位精度适中、抗电磁干扰能力强、可靠性高,为后续的深入研究奠定了基础。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.771
【图文】：

示意图,弹射器,电磁,示意图

早在 1940 年前后，英国人惠斯顿就设计出了直线电机。但是由于在他的设案中，存在着较多缺陷。20 世纪以来，随着检测技术和控制理论的发展，人直线电机逐步加深了研究[1]。近年来，直线电机在直线推进与弹射方面的应用已成为前沿技术，在军事领到越来越多的关注。在电磁弹射系统中，直线电机的动子能够在电磁推力的驱短时间内获得极高的速度与动能[2]。电磁弹射原理应用于航母舰载机弹射起飞中。与传统的蒸汽弹射相比较，直线电机驱动的电磁弹射技术动力足，控制性[3]。早在 2001 年，英国就已经计划将电磁弹射系统应用到航空母舰中，并07 年成功地进行了试验，而美国航母“福特”号也已经采用了电磁弹射装。随着国际格局的改变，国防事业越来越受到国家的重视。尤其是在航空母，电磁弹射系统起着极其重要的作用。自 2012 年我国航母辽宁号首次成功交后，电磁弹射系统更是成为了国内研究热点[5]。电磁弹射器如图 1 所示。

直线感应电机,电磁

图 2 电磁弹射直线感应电机结构ructure of linear induction motor with electromagnet应电机的电磁弹射系统来说，反馈给系统影响了电磁弹射装置的控制性能，因此设方法具有极大研究意义。本课题提出了一 MSP430F149 单片机完成了硬件实现，法具有实时、准确、非接触的特点，并的发展具有重要意义，同时也具有广阔的位置检测方法的发展现状感应动子位置的传统检测方法主要采用较]、光栅式传感器[7]、激光干涉仪[8]，以及磁栅式传感器结构简单，测量精度高，一

母线,电缆芯线,地址线,电缆保护

Table6 Mapping between binary codes and Gray codes线的结构由电缆芯线、模芯以及电缆保护套构成。电缆芯线有基G9），基准线标定标准信号，地址线检测地址[26-27]。设则019G , G, G的步长分别为 1ω ,2ω, ,512ω，其中基准准线和地址线的信号来求得格雷母线的信号。在这里，母线芯线展开如图 7 所示。

【参考文献】