基于无刷直流电机的小型舵机驱动与自适应控制研究

发布时间：2020-07-07 23:42

【摘要】：舵机作为制导炮弹等飞行控制系统的执行机构,其性能直接影响着飞行控制系统的飞行品质。本文针对无刷直流电动舵机驱动控制系统,研究了小型电动舵机的PI控制及反演自适应滑模控制,设计了电动舵机硬件驱动及仿真电路,主要工作内容如下：(1)建立了无刷直流电动舵机的各部分数学模型,包括无刷直流电机的三相绕组电压模型、电机转矩模型、电机运动方程模型、电磁转矩模型、传动减速器模型及PWM逆变器模型。(2)采用临界比例度法结合凑试法设计了无刷直流电动舵机三闭环PI控制器,由内至外分别为电流环、速度环、位置环并对其进行仿真分析。在simulink仿真器中搭建了基于PI控制算法的舵回路仿真模型并进行仿真分析。仿真结果验证了舵机模型的正确性与合理性。(3)采用反演自适应变结构滑模控制算法对电动机进行控制。利用反演后退的方法,将舵机系统分解为低阶子系统,分别设计出子系统的李雅普诺夫函数及中间虚拟量,根据系统需求,设计出的自适应律为户=-γσ,最后完成系统控制律的设计。仿真结果表明反演自适应变结构滑模控制算法具有超调量小,响应速度快,对外界扰动具有较好的鲁棒性。(4)设计系统硬件,采用C8051F410单片机及外围电路设计出控制板,基于IR2110芯片驱动由六个MOSFET功率管搭建的桥式电路,设计出驱动板。在硬件的基础上采用C语言对软件系统进行开发设计,最后利用Protues软件对驱动部分电路进行仿真。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ413.6

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