本文關(guān)鍵詞：多電化機電系統(tǒng)電—機械負載的建模方法與仿真研究

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【摘要】：飛行控制系統(tǒng)作為現(xiàn)代飛機的重要組成部分,由飛控計算機、伺服作動器、傳感器、控制顯示及機內(nèi)自檢測5個子系統(tǒng)組成。伺服作動器作為執(zhí)行機構(gòu),按照計算機指令驅(qū)動舵面,進而控制飛機飛行姿態(tài)。因此,飛控系統(tǒng)的性能與可靠性直接受到伺服作動器的影響。EMA是在多電飛機中將電能轉(zhuǎn)換為機械能進而驅(qū)動機械負載的一類執(zhí)行器,由于其不需安裝液壓管路,重量輕,耗能少且體積小,靈活度、可靠性和存活能力高,受到航空領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。本文設計了基于永磁同步電機(PMSM)矢量控制的EMA三閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。以永磁同步電機,機械傳動部分,負載三部分數(shù)學模型為基礎(chǔ),組成了三閉環(huán)控制系統(tǒng)的模型,并將所建模型作為電網(wǎng)的負載。研究各參數(shù)變化對EMA伺服控制系統(tǒng)的影響,進行仿真,研究其動態(tài)特性。論文具體工作如下:首先,簡要介紹了研究背景與國內(nèi)外現(xiàn)狀,對所建模型需要的關(guān)鍵技術(shù)進行分析,并選擇適用于EMA的驅(qū)動電機、伺服控制技術(shù)及機械傳動技術(shù)。其次,根據(jù)所選技術(shù),分析各組成部分的數(shù)學模型。綜合上述各部分,建立完整的控制系統(tǒng)的仿真模型。最后,在基于Matlab/simulink設計的EMA伺服控制系統(tǒng)仿真模型的基礎(chǔ)上,將模型作為電網(wǎng)的負載,對不同電機參數(shù)進行仿真分析并研究其不同工作狀態(tài)下的動態(tài)性能。選擇合適的控制策略,對伺服控制系統(tǒng)進行優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電動機(PMSM) 矢量控制 閉環(huán) EMA 伺服控制系統(tǒng)
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-15
• 第一章 緒論15-26
• 1.1 課題研究背景15-23
• 1.1.1 多電/全電飛機簡介15-17
• 1.1.2 作動器發(fā)展簡介17-23
• 1.2 機電作動器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀23-24
• 1.3 課題研究意義24-25
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容25-26
• 第二章 機電作動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)26-39
• 2.1 引言26-27
• 2.2 電機技術(shù)27-35
• 2.2.1 伺服電機簡介27-33
• 2.2.2 永磁同步電機驅(qū)動控制技術(shù)33
• 2.2.3 永磁同步電機矢量控制調(diào)制技術(shù)33-35
• 2.3 機械傳動技術(shù)35-36
• 2.4 伺服控制技術(shù)36-38
• 2.4.1 伺服系統(tǒng)簡介36-37
• 2.4.2 伺服控制策略37-38
• 2.5 EMA伺服控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 第三章 EMA伺服控制系統(tǒng)數(shù)學模型與控制策略39-55
• 3.1 機電作動器結(jié)構(gòu)39
• 3.2 永磁同步電機39-43
• 3.2.1 永磁同步電機的基本結(jié)構(gòu)39-40
• 3.2.2 永磁同步電機的數(shù)學模型40-42
• 3.2.3 永磁同步電機矢量控制技術(shù)42-43
• 3.3 電壓空間矢量SVPWM技術(shù)43-48
• 3.3.1 電壓空間矢量的提出43-44
• 3.3.2 空間矢量的合成44-45
• 3.3.3 電壓空間矢量的合成45-47
• 3.3.4 基本電壓空間的作用時間47-48
• 3.3.4.1 合成矢量所在扇區(qū)的計算47
• 3.3.4.2 開關(guān)時間的計算47-48
• 3.4 三閉環(huán)伺服控制器設計48-52
• 3.4.1 電流環(huán)設計49-50
• 3.4.2 速度環(huán)設計50-52
• 3.4.3 位置環(huán)設計52
• 3.5 EMA機械傳動機構(gòu)的數(shù)學模型52-53
• 3.6 EMA負載模型的數(shù)學模型53-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 第四章 EMA伺服系統(tǒng)仿真模型55-62
• 4.1 Matlab/Simulink簡介55
• 4.2 EMA伺服控制系統(tǒng)整體模型55-56
• 4.3 永磁同步電機控制系統(tǒng)模型56-60
• 4.3.1 PARK逆變換模塊57
• 4.3.2 SVPWM生成模塊57-59
• 4.3.3 逆變器模塊59
• 4.3.4 電動機仿真模型59-60
• 4.4 機械傳動系統(tǒng)模型60
• 4.5 負載模型60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 第五章 EMA伺服控制系統(tǒng)仿真驗證及優(yōu)化62-76
• 5.1 EMA伺服控制系統(tǒng)仿真結(jié)果分析62-64
• 5.1.1 電流環(huán)階躍響應分析62
• 5.1.2 速度環(huán)階躍響應分析62-63
• 5.1.3 位置環(huán)階躍響應分析63-64
• 5.2 影響EMA伺服系統(tǒng)性能的參數(shù)分析與仿真結(jié)果64-71
• 5.2.1 不同電機參數(shù)下EMA伺服控制系統(tǒng)仿真結(jié)果分析64-67
• 5.2.2 突加和突卸負載下的EMA伺服控制系統(tǒng)仿真結(jié)果分析67-69
• 5.2.3 空載和滿載啟動的EMA伺服系統(tǒng)仿真結(jié)果分析69-71
• 5.3 EMA伺服控制系統(tǒng)優(yōu)化71-75
• 5.3.1 模糊PID自整定控制的基本原理71-73
• 5.3.2 模糊自整定PID控制器的設計與仿真73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 論文總結(jié)76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻78-83
• 致謝83-84
• 在學期間研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文84

【參考文獻】

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本文編號：639525