本文關(guān)鍵詞：空間小型高精度交流伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的研制

  更多相關(guān)文章： 空間 伺服轉(zhuǎn)臺(tái) 小型化 雙電機(jī)傳動(dòng)鏈

【摘要】：隨著各國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展,利用和控制空間成為各軍事強(qiáng)國(guó)努力搶占的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。伺服轉(zhuǎn)臺(tái)作為空間飛行器探測(cè)和跟蹤目標(biāo)的重要載體,其正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。目前,空間用電動(dòng)伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)元件和測(cè)角元件一般采用無(wú)刷直流電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器,但由于兩者存在的缺點(diǎn),伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的各方面性能還存在諸多問(wèn)題。本文主要針對(duì)以上問(wèn)題,研制一款基于交流永磁同步電機(jī)和磁電編碼器的交流伺服轉(zhuǎn)臺(tái),以使其更好的適應(yīng)空間要求。首先,本文針對(duì)空間伺服轉(zhuǎn)臺(tái)小型化和高精度的要求,對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)的載荷和尺寸要求,合理選擇了其結(jié)構(gòu)形式,并合理設(shè)計(jì)了雙電機(jī)齒輪傳動(dòng)的間接驅(qū)動(dòng)方案,解決了齒輪傳動(dòng)過(guò)程中存在的嚙合間隙問(wèn)題,提高了轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)的平穩(wěn)性;此外,針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)較高測(cè)角精度的要求,設(shè)計(jì)了三圈磁鋼組合式的磁電編碼器結(jié)構(gòu),并借助JAMG-Designer電磁仿真分析軟件驗(yàn)證了磁鋼設(shè)計(jì)的可行性。其次,本文對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)用交流永磁同步電機(jī)展開(kāi)了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和仿真分析。其中電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從轉(zhuǎn)子形式的選擇、槽極配合方案的確定、繞組匝數(shù)和線徑的設(shè)計(jì)以及各部分材料的選擇等幾方面展開(kāi),設(shè)計(jì)出了符合轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)要求的小型化電機(jī);然后利用JAMG軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電機(jī)進(jìn)行了電磁仿真分析,從反電動(dòng)勢(shì)波形、力矩波動(dòng)特性、磁密特性和鐵耗分析等幾方面論證了電機(jī)設(shè)計(jì)的合理性。之后,本文進(jìn)行了轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)伺服控制器的硬件設(shè)計(jì)。針對(duì)所設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)的雙電機(jī)傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu),確定了雙電機(jī)控制的主控板設(shè)計(jì)方案,并從主從CPU電路、驅(qū)動(dòng)逆變電路、反饋電路和電源電路等幾方面詳細(xì)說(shuō)明了主控板原理圖的設(shè)計(jì);針對(duì)所設(shè)計(jì)編碼器的三圈磁鋼組合式信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu),合理設(shè)計(jì)了其單對(duì)極霍爾板和多對(duì)極霍爾板。最后,本文對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的軟件程序進(jìn)行了開(kāi)發(fā),并展開(kāi)了相關(guān)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。一方面,完善了組合式磁電編碼器的標(biāo)定和工作程序,并通過(guò)替代實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了標(biāo)定后的組合式磁電編碼器的精度可達(dá)到轉(zhuǎn)臺(tái)所要求的測(cè)角精度;另一方面,針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)雙電機(jī)傳動(dòng)鏈和電機(jī)雙控板的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了雙電機(jī)傳動(dòng)鏈控制策略,并開(kāi)發(fā)了雙電機(jī)伺服控制程序,在調(diào)試好電機(jī)的電流環(huán)和速度環(huán)的基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了雙電機(jī)控制策略的可行性。
【關(guān)鍵詞】：空間 伺服轉(zhuǎn)臺(tái) 小型化 雙電機(jī)傳動(dòng)鏈
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V441
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景、目的及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 轉(zhuǎn)臺(tái)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)的發(fā)展概況12-13
• 1.2.3 編碼器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 轉(zhuǎn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)指標(biāo)及結(jié)構(gòu)形式的選擇16-18
• 2.3 轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)方式和傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)18-20
• 2.3.1 驅(qū)動(dòng)方式的選擇18
• 2.3.2 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)18-20
• 2.4 回轉(zhuǎn)軸組合式磁電編碼器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-26
• 2.4.1 組合式磁電編碼器原理簡(jiǎn)述21-23
• 2.4.2 編碼器信號(hào)發(fā)生結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)23-26
• 2.5 轉(zhuǎn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)的確立26-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 轉(zhuǎn)臺(tái)用交流永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 電機(jī)技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算分析29-30
• 3.3 交流永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-34
• 3.3.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式的選擇30-31
• 3.3.2 槽極配合方案的制定31-32
• 3.3.3 繞組匝數(shù)和線徑的確立32-33
• 3.3.4 電機(jī)各部分材料的選擇及結(jié)構(gòu)的確立33-34
• 3.4 電機(jī)的電磁仿真分析34-40
• 3.4.1 反電動(dòng)勢(shì)分析35-37
• 3.4.2 力矩波動(dòng)分析37-39
• 3.4.3 電機(jī)磁密分析39
• 3.4.4 電機(jī)鐵耗分析39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第4章 轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)伺服控制器硬件設(shè)計(jì)42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 電機(jī)主控板硬件電路設(shè)計(jì)42-51
• 4.2.1 主從CPU電路設(shè)計(jì)42-44
• 4.2.2 驅(qū)動(dòng)及逆變電路設(shè)計(jì)44-46
• 4.2.3 反饋電路設(shè)計(jì)46-49
• 4.2.4 電源電路設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.5 其他輔助電路設(shè)計(jì)50-51
• 4.3 回轉(zhuǎn)軸編碼器板硬件設(shè)計(jì)51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)與實(shí)驗(yàn)54-66
• 5.1 引言54
• 5.2 組合式磁電編碼器的標(biāo)定及實(shí)驗(yàn)分析54-57
• 5.2.1 編碼器的標(biāo)定及工作程序54-55
• 5.2.2 編碼器標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)分析55-57
• 5.3 轉(zhuǎn)臺(tái)雙電機(jī)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)57-61
• 5.3.1 雙電機(jī)傳動(dòng)鏈控制策略的設(shè)計(jì)57-59
• 5.3.2 雙電機(jī)控制程序的開(kāi)發(fā)59-61
• 5.4 轉(zhuǎn)臺(tái)雙電機(jī)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)61-65
• 5.4.1 電機(jī)電流環(huán)和速度環(huán)調(diào)試實(shí)驗(yàn)61-63
• 5.4.2 雙電機(jī)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)63-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 致謝72

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