某型制导弹药双通道鸭式电动舵机设计与仿真研究

发布时间：2023-04-22 06:16

　　舵机系统是一个高精度的位置伺服系统。电动舵机与传统的舵机相比,更易实现先进的控制方案,具有性能好、易维护、可靠性高等优点,已成为未来制导炮弹舵机发展的方向。根据炮射制导炮弹的结构要求、飞行控制特点,首先设计了适合采用在该型弹种上的新型舵机的结构,并设计了以直流无刷电机为功率元件、以单片机C8051F41X控制芯片为核心的控制方案。本文首先设计了双通道鸭式电动舵机的结构模型,并通过负载分析,确定了无刷电机的型号,介绍了永磁直流无刷电机的结构和工作原理;根据无刷直流电机和舵机系统各部分的数学模型,建立舵机Matlab/Simulink平台上的仿真模型,采用三闭环控制策略和PID算法,设计了控制器。通过Recurdyn建立了舵机的动力学模型,然后与Matlab联合进行了舵机机械-控制联合仿真,最后,设计了硬件电路和软件。

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 本课题来源及项目背景
    1.2 舵机的分类和特点
    1.3 电动舵机国内外研究现状和发展趋势
    1.4 本文的主要工作
第二章 舵机系统方案设计
    2.1 设计要求和技术指标
    2.2 舵机系统方案
        2.2.1 组成原理
        2.2.2 控制方式
        2.2.3 伺服电机的方案选择
第三章 电动舵机的参数设计
    3.1 伺服电机的参数设计
    3.2 减速传动装置的参数设计
    3.3 齿轮减速器的设计
第四章 舵机控制器的设计与仿真
    4.1 无刷直流电动机简介
        4.1.1 无刷直流电机的构成
        4.1.2 无刷直流电机工作原理
        4.1.3 无刷直流电机特性简要分析
        4.1.4 无刷直流电机控制系统简介
    4.2 控制器设计
        4.2.1 电流环的设计
        4.2.2 速度环的设计
        4.2.3 位置环的设计
    4.3 模型仿真
        4.3.1 仿真软件简介
        4.3.2 电流环仿真结果及分析
        4.3.3 速度环仿真结果及分析
        4.3.4 位置环仿真结果及分析
第五章 基于虚拟样机的舵机动力学-控制仿真
    5.1 虚拟样机分析软件RECURDYN简介
    5.2 双通道鸭式电动舵机的动力学仿真及分析
        5.2.1 双通道鸭式电动舵机三维模型的建立
        5.2.2 双通道鸭式电动舵机动力学仿真模型的建立
        5.2.3 双通道鸭式电动舵机动力学仿真模型的验证
    5.3 双通道鸭式电动舵机动力学-控制系统联合仿真及分析
        5.3.1 PIN、POUT和M文件的建立
        5.3.2 Simulink控制框图的建立
        5.3.3 RecurDyn-Simulink联合仿真
第六章 硬件电路设计
    6.1 CADENCE简介
    6.2 系统原理
    6.3 微控制器电路
        6.3.1 微控制器选择及简介
        6.3.2 单片机控制电路
    6.4 控制芯片
        6.4.1 A3932SLD简介
        6.4.2 A3932SLD控制电路
    6.5 逆变电路
    6.6 电源电路
    6.7 I2C电路
    6.8 串口接收隔离电路
    6.9 电位器基准源电路
    6.10 位置信号放大电路
    6.11 电流检测电路
    6.12 PCB板设计
第七章 软件的设计
    7.1 设计要求
    7.2 软件设计思路
    7.3 部分程序模块
        7.3.1 计算PWM信号的占空比
        7.3.2 AD转换程序
        7.3.3 电机换向程序
        7.3.4 阈值判断
第八章 总结和展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢



本文编号：3797083