液氧煤油发动机步进电机测控仪设计与应用

发布时间：2021-10-18 21:03

　　针对液氧煤油发动机在地面热试车过程中对工况变化和极限工况条件下工作性能的考核需求,提出采用集成一体化隔离技术的电机测控仪对流量调节器和燃料节流阀步进电机实施控制,并完成从电机检测、调节组件试验、发动机装配、热试车到交付出厂的测量和控制工作。研究过程采用定时器变频中断电机变速控制、PWM斩波细分驱动、多级中断嵌套和远距离测量等关键技术,解决了步进电机长距离、大驱动力矩下快速启停平稳控制要求,以及试车双路电机同时基下独立调节和角度同步测量,实现液氧煤油发动机试车过程推力和混合比稳定调节。400余次热试车及各项试验验证,电机控制频率偏差小于±2 Hz,角度控制精度小于±0.25°。 

【文章来源】：火箭推进. 2020,46(03)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

步进电机结构原理图

调节器和节流阀采用结构相同的电机组件,由两相混合式步进电动机、谐波齿轮传动减速器、角度电位器、霍尔位置反馈装置、限位机构以及相关机械及连接部件等组成,原理如图2所示。控制电路给电机绕组施加控制驱动信号,电机转子开始旋转,并将转矩传递给减速器,减速器输出轴上将得到较低转速、较大转矩的输出;同时与减速器同轴安装的电位器实时指示转轴的运转位置,霍尔传感器给出电限位信号,以防止输出轴超范围工作。

电机的启停和转速高低取决于脉冲信号的脉冲数、方向和控制频率[11]。测控仪采用8254定时中断方式实现脉冲信号的变频和发送,保证电机运转实时性和变速控制要求;脉宽调制式(PWM)斩波恒流细分驱动电路使绕组的矩形电流波供电改为阶梯形,可提高电机运转精度和最大起动转矩,有效改善低频起动的矩频特性[11-12]。正弦细分驱动、PWM斩波控制和升降频技术是实现电机精准稳定控制的关键,工作原理如图3所示。电机工作方式为两相八拍,额定工作频率3.2 kHz。2 电机测控仪系统设计

【参考文献】：
期刊论文
[1]液氧煤油高压补燃循环发动机深度变推力系统方案研究[J]. 谭永华,杜飞平,陈建华,张淼.  推进技术. 2018(06)
[2]步进电动机SPWM微步距细分控制的研究[J]. 赵涛,季宁一,刘汉忠,沈维健.  微特电机. 2018(04)
[3]步进电机加减速控制新方法的研究[J]. 樊留强,惠延波,王莉.  电机与控制应用. 2017(03)
[4]过载对流量调节器静态特性的影响研究[J]. 许志宇,李小明.  火箭推进. 2016(03)
[5]步进电机失步原因分析及常见故障检测[J]. 李彦丽.  电子工业专用设备. 2014(12)
[6]发动机推力调节能力对系列构型运载火箭总体性能影响研究[J]. 范瑞祥,郑立伟,宋强,黄兵.  载人航天. 2014(05)
[7]步进电机一体化控制系统的设计与实现[J]. 王祖麟,李志雄.  电子技术. 2014(08)
[8]两相混合式步进电机驱动器的设计[J]. 宋波,韦薇,张孝其.  电子工业专用设备. 2014(02)
[9]高压小流量稳流型调节器特性研究[J]. 陈维宇,程亚威,李小明,张赤民.  火箭推进. 2011(04)
[10]两相混合式步进电机恒转矩细分驱动技术研究[J]. 李玲娟,刘景林,王灿.  微电机. 2007(03)

硕士论文
[1]步进电机驱动控制技术及其应用设计研究[D]. 陈志聪.厦门大学 2008
[2]多细分二相混合式步进电机驱动器的研制[D]. 李玲娟.西北工业大学 2007



本文编号：3443497