電動舵機用大功率交流伺服控制及通訊系統(tǒng)的研制.pdf

1、目前，小功率電動舵機的研究已經(jīng)取得了較快的進步。相比之下，大功率電動舵機的研究還存在諸多問題。電動舵機在大型彈道導(dǎo)彈上的應(yīng)用也不多，電動舵機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化研究還不成熟。本論文圍繞以上問題在電機設(shè)計、控制器硬件開發(fā)及控制策略等方面對大功率電動舵機系統(tǒng)進行研究，同時引入了基于EtherCAT的伺服驅(qū)動系統(tǒng)通信技術(shù)。
　　根據(jù)導(dǎo)彈舵機小型化、高功率密度等技術(shù)要求，本文對大功率導(dǎo)彈舵機用永磁同步電機進行了設(shè)計。對轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)進行了合理

2、的選擇和優(yōu)化；合理確定了電機的槽極方案；對電機各部分的材料尤其是電機轉(zhuǎn)子永磁體材料進行了合理選擇。此外，利用JMAG軟件對電機模型進行了電磁仿真分析，利用仿真得到的轉(zhuǎn)矩波動數(shù)據(jù)、磁密數(shù)據(jù)、及鐵損、銅損等參數(shù)對電機方案進行分析。
　　本文對驅(qū)動大功率伺服系統(tǒng)工作的控制器進行了詳細的設(shè)計。在控制器硬件電路方面，對控制器的功率驅(qū)動部分、電流反饋部分、角位置信息反饋部分進行了相關(guān)設(shè)計；對于信號檢測部分，在母線電壓信號檢測和溫度信號檢測方面

3、做了相應(yīng)設(shè)計；此外，為增加系統(tǒng)的抗干擾性和安全性，在母線輸入端進行了抗干擾設(shè)計，為避免上電斷電時的過大沖擊也做了保護設(shè)計。
　　為了實現(xiàn)對電機的控制，本文采用了基于PID原理的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三閉環(huán)控制策略，并為進一步優(yōu)化控制效果引入了弱磁控制策略。為實現(xiàn)多芯片間通訊和通過TwinCAT主站控制電機運行的功能，在基于EtherCAT的從站通信系統(tǒng)硬件上做了優(yōu)化，設(shè)計了軟件通訊時序并編寫了通訊程序；此外，通過實驗對實際通訊效果