弹道修正弹电动舵机的设计与控制

发布时间：2024-06-03 23:42

　　当今世界高科技战争对弹药的要求越来越高,弹道修正弹以其灵巧性与智能性得到广泛关注与重视。电动舵机作为修正弹的核心修正执行装置,以其优良的修正能力、良好的控制特性得到了广泛的研究与应用。本文就是以120mm弹道修正迫弹用电动舵机为研究对象,系统性的研究新型电动舵机的结构与控制。 根据修正型迫弹的结构要求、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动力提供装置、以ARM控制芯片为核心的控制方案。 本文首先设计了双驱动型电动舵机与四驱动型电动舵机的结构模型,并分别对其进行动力学分析和负载分析,经过比较选出更优一款作为方案。然后利用ADAMS进行虚拟样机的动力学仿真,根据转矩变化影响下样机响应性情况,确定无刷电机的规格型号。在此基础上对有感式直流无刷电机的控制进行研究,设计了基于PI调节的电流和转速的双闭环控制系统,并进行功率驱动、转速测量、电流采样等硬件电路设计,以及驱动与换相、改进型M/T测速、PI中断引用等程序设计。

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 弹道修正弹的研究现状
    1.3 弹载舵机的研究方向
    1.4 电动舵机系统组成
    1.5 本文研究的主要内容和重点
2 电动舵机结构的设计与分析
    2.1 电动舵机的设计要求和目标
    2.2 不同结构设计方案的比较
    2.3 四驱动型电动舵机系统设计
        2.3.1 四驱动型电动舵机的原理
        2.3.2 四驱动型电动舵机的结构设计
        2.3.3 四驱动型电动舵机的动力学分析
        2.3.4 四驱动型电动舵机的负载分析
    2.4 双驱动型电动舵机系统
        2.4.1 双驱动型电动舵机的原理
        2.4.2 双驱动型电动舵机的结构设计
        2.4.3 双驱动型电动舵机的动力学分析
        2.4.4 双驱动型电动舵机的负载分析
    2.5 方案分析
    2.6 减速器选择
    2.7 本章小结
3 基于虚拟样机的双驱动型舵机的动力学仿真分析
    3.1 虚拟样机分析软件ADAMS简介
    3.2 双驱动型舵机的动力学仿真及分析
        3.2.1 双驱动型电动舵机的三维模型建立
        3.2.2 三维模型的导入及物理参数设置
        3.2.3 施加约束和载荷
        3.2.4 舵机模型仿真分析
    3.3 本章小结
4 直流无刷电机的控制系统设计
    4.1 直流无刷电机的选型
        4.1.1 直流无刷电机型号选择
    4.2 直流无刷电机的系统组成
        4.2.1 直流无刷电机的自身构造
        4.2.2 位置传感器
        4.2.3 无刷直流电机的工作原理
    4.3 直流无刷电机的数学模型
        4.3.1 电压方程
        4.3.2 电磁转矩方程
        4.3.3 状态方程和等效电路
        4.3.4 直流无刷电机运动方程
    4.4 直流无刷电机双闭环控制系统设计
        4.4.1 数字化调节器的设计
        4.4.2 双闭环控制系统
        4.4.3 正反转控制
    4.5 本章小结
5 控制系统硬件电路设计
    5.1 硬件设计框图
    5.2 STM32及其资源
    5.3 电机驱动电路设计
    5.4 电源电路设计
    5.5 转速精确测量电路设计
        5.5.1 传统的测速方法
        5.5.2 改进型M/T法
    5.6 电流采样电路设计
    5.7 串行通讯接口设计
    5.8 本章小结
6 控制系统程序设计
    6.1 程序开发环境
    6.2 驱动与换相程序设计
    6.3 测速程序设计
    6.4 ADC完成转换中断程序设计
    6.5 双闭环调节系统程序设计
    6.6 本章小结
7 电机控制系统实验
    7.1 实验方案设计
    7.2 实验结果分析
    7.3 本章结论
8 总结与展望
    8.1 研究总结
    8.2 有待研究问题
致谢
参考文献
附录



本文编号：3988559