电动舵机用大功率交流伺服控制及通讯系统的研制

发布时间：2022-12-24 10:37

　　目前,小功率电动舵机的研究已经取得了较快的进步。相比之下,大功率电动舵机的研究还存在诸多问题。电动舵机在大型弹道导弹上的应用也不多,电动舵机伺服驱动系统的网络化研究还不成熟。本论文围绕以上问题在电机设计、控制器硬件开发及控制策略等方面对大功率电动舵机系统进行研究,同时引入了基于Ether CAT的伺服驱动系统通信技术。根据导弹舵机小型化、高功率密度等技术要求,本文对大功率导弹舵机用永磁同步电机进行了设计。对转子的结构进行了合理的选择和优化;合理确定了电机的槽极方案;对电机各部分的材料尤其是电机转子永磁体材料进行了合理选择。此外,利用JMAG软件对电机模型进行了电磁仿真分析,利用仿真得到的转矩波动数据、磁密数据、及铁损、铜损等参数对电机方案进行分析。本文对驱动大功率伺服系统工作的控制器进行了详细的设计。在控制器硬件电路方面,对控制器的功率驱动部分、电流反馈部分、角位置信息反馈部分进行了相关设计;对于信号检测部分,在母线电压信号检测和温度信号检测方面做了相应设计;此外,为增加系统的抗干扰性和安全性,在母线输入端进行了抗干扰设计,为避免上电断电时的过大冲击也做了保护设计。为了实现对电机的控制... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景、目的和意义
    1.2 大功率电动舵机系统研究状况
    1.3 交流伺服系统发展状况
        1.3.1 交流伺服系统伺服电机发展状况
        1.3.2 交流伺服系统位置传感器发展状况
        1.3.3 交流伺服系统现场总线接口技术研究状况
    1.4 本课题主要研究内容
第2章 舵机用大功率交流永磁同步电机设计与分析
    2.1 引言
    2.2 电机结构方案的制定与选择
        2.2.1 电机性能要求分析
        2.2.2 转子结构的选择与优化
        2.2.3 电机槽极配合方案的确定
        2.2.4 电机各部分材料的选择
    2.3 电机模型的电磁仿真分析
        2.3.1 力矩波动分析
        2.3.2 电机气隙磁密分析
        2.3.3 电机效率分析
    2.5 本章小结
第3章 控制器的硬件设计和结构设计
    3.1 引言
    3.2 控制器硬件电路设计
        3.2.1 功率驱动部分电路设计
        3.2.2 主控电路硬件设计
        3.2.3 反馈单元硬件设计
        3.2.4 信号检测部分电路设计
        3.2.5 供电电源模块设计
        3.2.6 其他辅助功能设计
    3.3 控制箱结构设计
    3.4 本章小结
第4章 控制策略及通讯系统的研究
    4.1 引言
    4.2 控制策略的研究
        4.2.1 基于PID控制的电动舵机控制策略
        4.2.2 弱磁控制
    4.3 基于Ether CAT通信系统的研究
        4.3.1 伺服系统通信部分总体设计
        4.3.2 从站通信系统的硬件优化及软件设计
        4.3.3 通信系统实验验证
    4.4 本章小结
第5章 电动舵机用大功率交流伺服系统实验与分析
    5.1 引言
    5.2 舵机跟随特性程序验证实验
    5.3 大功率交流伺服硬件系统基础实验
        5.3.1 电机反电动势系数测量
        5.3.2 电机力矩系数测量
        5.3.3 IGBT开关延时测量
    5.4 大功率交流伺服硬件系统调试实验
        5.4.1 系统电流环调试实验
        5.4.2 系统速度环调试实验
    5.5 大功率电机加载实验
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3726046