双余度电动舵机系统的研究与设计

发布时间：2017-04-06 08:02

  本文关键词：双余度电动舵机系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文针对并行/主动式余度作动系统提出基于机械运动合成的差动周转轮系控制方案和基于电流迭加的离合器控制方案,并指出各自的特点。在深入研究永磁无刷直流电机的工作原理、数学模型和控制性能的基础上,针对差动周转轮系控制方案提出位置环、速度环双闭环控制方案,利用直接设计方法设计出各数字控制器的算法;针对离合器控制方案提出位置环、速度环和电流环三闭环控制方案,利用间接设计方法设计出各数字控制器的算法。对两种控制方案用MATLAB进行仿真,仿真结果显示,两种控制方案均能满足双余度舵机的控制要求。 本论文针对基于差动周转轮系控制方案的双余度舵机系统,给出了详细的硬件设计方案,介绍了控制板和功率驱动板的各功能模块的设计,讨论了故障自诊断和故障屏蔽策略,介绍了两舵机间的交叉数据链的设计,给出了整个控制流程及各模块的C语言代码或流程框图,并制作了以微处理器MSP430为核心实验平台和开发了测试界面。实验结果表明,该方案较好地满足双余度舵机的控制要求。
【关键词】：无刷直流电机 双余度电动舵机 伺服系统 MSP430 SJA1000 IR2130
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V242
【目录】：

• 第一章 绪论9-11
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 研究目标与内容10-11
• 1.2.1 研究目标10
• 1.2.2 研究内容10-11
• 第二章 双余度舵机系统整体方案11-14
• 2.1 差动周转轮系控制方案及特点11-12
• 2.1.1 差动周转轮系控制方案11-12
• 2.1.2 差动周转轮系控制方案的特点12
• 2.2 离合器控制方案及特点12-14
• 2.2.1 离合器控制方案12-13
• 2.2.2 离合器控制方案的特点13-14
• 第三章 驱动与控制系统设计14-30
• 3.1 稀土永磁无刷直流电动机14-21
• 3.1.1 优越性及其应用14
• 3.1.2 基本结构与工作原理14-17
• 3.1.3 maxon EC40 24V 120W无刷直流电机简介17-19
• 3.1.4 数字测速与滤波19-21
• 3.2 驱动电路21-25
• 3.2.1 三相桥式PWM变换器21-23
• 3.2.2 脉冲触发电路23-24
• 3.2.3 控制逻辑电路24-25
• 3.3 模拟量检测回路25-26
• 3.3.1 电流检测回路25-26
• 3.3.2 位置检测回路26
• 3.4 控制单元及通讯接口电路26-30
• 3.4.1 控制单元26-28
• 3.4.2 RS-422串行通讯接口28
• 3.4.3 CAN通讯接口28-30
• 第四章 控制策略与控制算法设计30-56
• 4.1 稀土永磁无刷直流电机(BLDCM)控制系统数学模型的建立30-32
• 4.2 基于差动周转轮系控制方案的双余度舵机系统设计32-41
• 4.2.1 单舵机双闭环系统的控制器的设计33-38
• 4.2.2 单舵机双闭环系统的控制器的设计SIMULINK动态仿真38-39
• 4.2.3 双余度舵机双闭环系统的控制策略与仿真39-41
• 4.3 基于离合器控制方案的双余度舵机系统设计41-56
• 4.3.1 单舵机三闭环系统的控制器的设计41-49
• 4.3.2 单舵机三闭环系统SIMULINK动态仿真49-51
• 4.3.3 双余度舵机三闭环系统的控制策略与系统仿真51-56
• 第五章 测试界面及控制软件设计56-74
• 5.1 测试界面设计56-58
• 5.1.1 VC++简介56
• 5.1.2 测试界面的设计56-58
• 5.2 基于MSP430F149的控制软件设计58-74
• 5.2.1 异步通讯机制的实现58-60
• 5.2.2 时钟设置60-61
• 5.2.3 定时器Timer_A设置61-62
• 5.2.4 定时器Timer_B设置62-63
• 5.2.5 模数转换模块ADC12的设置63-64
• 5.2.6 通信口的设置及软件设计64-68
• 5.2.7 舵机自诊断68-71
• 5.2.8 控制算法实现71-74
• 第六章 实验结果及展望74-77
• 6.1 实验结果74-76
• 6.1.1 实验平台及其特性74-75
• 6.1.2 实验结果75-76
• 6.2 对未来的展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郝卫生;张新华;;电动舵机系统控制律的一种工程设计方法[J];战术导弹技术;2008年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 王慧娟;双余度电动伺服舵机系统设计[D];南京航空航天大学;2010年

2 王丽博;机载光电吊舱控制系统的研究及应用[D];河南科技大学;2011年

3 叶红兵;双余度无刷直流电动舵机控制关键技术研究[D];南京航空航天大学;2011年

4 陈峥;基于开关磁阻电机的舵机控制器设计与研究[D];西北工业大学;2007年

5 任元;高可靠性电动作动器的研究和设计[D];江苏大学;2008年

6 陈长春;基于无位置传感器无刷直流电机的舵机伺服系统的研究[D];南京航空航天大学;2012年

7 陈小军;高速永磁无刷直流电机磁热耦合分析与效率优化研究[D];广东工业大学;2013年

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本文编号：288505