舵機作為伺服控制系統(tǒng)的重要部件,其性能的優(yōu)劣直接影響伺服系統(tǒng)的整體性能。電動舵機以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、體積小等特點成為目前研究的熱點。隨著電力電子技術(shù)和永磁電機的發(fā)展,高功率密度、體積小巧、結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活的新型的永磁無刷直流電機在火箭、飛機、導(dǎo)彈等飛行器領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,同時對飛行器控制系統(tǒng)的高可靠、高靈敏度、高精度等性能要求越來越高。本文以高性能的數(shù)字信號處理器為控制單元,采用現(xiàn)代智能控制技術(shù)來設(shè)計一套高性能、高可靠的電動舵機控制器。并以永磁無刷直流電機為控制對象,簡要介紹了電動舵機的結(jié)構(gòu),重點分析無刷直流電機是如何工作的,并推導(dǎo)分析了被控對象的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了一套體積小、可靠性高的硬件電路。考慮到工程應(yīng)用的急迫性和成熟性的需要,采用了典型的電流環(huán)-速度環(huán)-位置環(huán)的三閉環(huán)控制策略。而位置環(huán)作為控制系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分,采用了精度高、體積小的電渦流式角位移傳感器作為反饋裝置,以提高系統(tǒng)的可靠性和控制精度�？刂破餍阅苡梢呀⒌臏y試平臺驗證。結(jié)果證明,控制器達(dá)到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),可靠性高,擁有一定的工程參考價值。論文主要內(nèi)容如下:1.給出了控制器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。介紹了控制對象的組成和原理,并建... 

【文章來源】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電流保護邏輯框圖

第 40 頁 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 碩士學(xué)位論文將示波器的總線分析功能開啟，并設(shè)置為 UART 解碼模式。圖 5.2 為串口通訊的測試結(jié)果圖。從圖中可以讀出控制器的接受指令周期為 5ms，發(fā)送指令周期為 10ms。圖中 2通道為串口接收波形，共 8 個字節(jié)，字節(jié) 55H、AAH 為幀頭，字節(jié) 04H 為有效數(shù)據(jù)長度，字節(jié) 12H 代表模塊當(dāng)前的工作狀態(tài)，字節(jié) 00H、00H 表示當(dāng)前輸入量，第七個字節(jié)00H 為備用位，最后一個字節(jié)為校驗和。圖中 4 通道為串口通信發(fā)送波形，共 11 個字節(jié)，幀頭為 55H、AAH，數(shù)據(jù)長度為 07H，CCH 為當(dāng)前工作狀態(tài)，五、六字節(jié)表示舵機的位置信息，七、八字節(jié)為轉(zhuǎn)速信息九、十字節(jié)為采集的電流信息，第十一個字節(jié)為校驗和。從示波器的檢測結(jié)果分析可知串口通訊功能正常。

圖 5.4 電流保護信號測試波形Fig. 5.4 The test waveform of current protection設(shè)計合適的電流保護閾值對控制系統(tǒng)工作的可靠性至關(guān)重要。閾值設(shè)置的太大雖然能夠保證系統(tǒng)有著較大的過載能力，一旦故障發(fā)生，電路將長時間承受過載的電流，會造成硬件電路的出現(xiàn)不可恢復(fù)的故障甚至損壞電機；閾值設(shè)置的太小雖然能對硬件電路和電機起到保護作用，但卻因為保護的靈敏度過高造成過流保護故障的誤觸發(fā)，使控制器的可靠性得不到保證。從圖 5.4 可以看出電壓的保護閾值為 0.34V 到 2.78V。根據(jù)電流傳感器手冊可退出電流保護閾值為 5A。與軟件上設(shè)置的電流閾值相吻合。5.2.3 霍爾檢測及轉(zhuǎn)速解調(diào)邏輯測試為了驗證霍爾狀態(tài)信號是否正常，以示波器為測試工具，檢測電機中集成的三相霍爾信號輸出是否正常，同時還要檢測 CPLD 對三相霍爾信號進(jìn)行邏輯處理后輸出的霍爾信號。圖 5.5 為實驗測試圖形。圖中的藍(lán)紅黃三個通道分別對應(yīng)了電機的三相霍爾信號最后的一個綠色的通道是經(jīng)過 CPLD 處理后輸出的霍爾信號。從圖中的信息分析可知，綠色通道的霍爾信號的電平轉(zhuǎn)換時間為 620us，而系統(tǒng)的ECAP 的計數(shù)脈沖周期為 25us,電機的極對數(shù) P=3，代入轉(zhuǎn)速計算公式的到電機轉(zhuǎn)速為

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3340732