舵機系統是一個高精度的位置伺服系統。電動舵機與傳統的舵機相比,更易實現先進的控制方案,具有性能好、易維護、可靠性高等優(yōu)點,已成為未來制導炮彈舵機發(fā)展的方向。根據炮射制導炮彈的結構要求、飛行控制特點,首先設計了適合采用在該型彈種上的新型舵機的結構,并設計了以直流無刷電機為功率元件、以單片機C8051F41X控制芯片為核心的控制方案。本文首先設計了雙通道鴨式電動舵機的結構模型,并通過負載分析,確定了無刷電機的型號,介紹了永磁直流無刷電機的結構和工作原理;根據無刷直流電機和舵機系統各部分的數學模型,建立舵機Matlab/Simulink平臺上的仿真模型,采用三閉環(huán)控制策略和PID算法,設計了控制器。通過Recurdyn建立了舵機的動力學模型,然后與Matlab聯合進行了舵機機械-控制聯合仿真,最后,設計了硬件電路和軟件。

【文章頁數】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 本課題來源及項目背景
    1.2 舵機的分類和特點
    1.3 電動舵機國內外研究現狀和發(fā)展趨勢
    1.4 本文的主要工作
第二章 舵機系統方案設計
    2.1 設計要求和技術指標
    2.2 舵機系統方案
        2.2.1 組成原理
        2.2.2 控制方式
        2.2.3 伺服電機的方案選擇
第三章 電動舵機的參數設計
    3.1 伺服電機的參數設計
    3.2 減速傳動裝置的參數設計
    3.3 齒輪減速器的設計
第四章 舵機控制器的設計與仿真
    4.1 無刷直流電動機簡介
        4.1.1 無刷直流電機的構成
        4.1.2 無刷直流電機工作原理
        4.1.3 無刷直流電機特性簡要分析
        4.1.4 無刷直流電機控制系統簡介
    4.2 控制器設計
        4.2.1 電流環(huán)的設計
        4.2.2 速度環(huán)的設計
        4.2.3 位置環(huán)的設計
    4.3 模型仿真
        4.3.1 仿真軟件簡介
        4.3.2 電流環(huán)仿真結果及分析
        4.3.3 速度環(huán)仿真結果及分析
        4.3.4 位置環(huán)仿真結果及分析
第五章 基于虛擬樣機的舵機動力學-控制仿真
    5.1 虛擬樣機分析軟件RECURDYN簡介
    5.2 雙通道鴨式電動舵機的動力學仿真及分析
        5.2.1 雙通道鴨式電動舵機三維模型的建立
        5.2.2 雙通道鴨式電動舵機動力學仿真模型的建立
        5.2.3 雙通道鴨式電動舵機動力學仿真模型的驗證
    5.3 雙通道鴨式電動舵機動力學-控制系統聯合仿真及分析
        5.3.1 PIN、POUT和M文件的建立
        5.3.2 Simulink控制框圖的建立
        5.3.3 RecurDyn-Simulink聯合仿真
第六章 硬件電路設計
    6.1 CADENCE簡介
    6.2 系統原理
    6.3 微控制器電路
        6.3.1 微控制器選擇及簡介
        6.3.2 單片機控制電路
    6.4 控制芯片
        6.4.1 A3932SLD簡介
        6.4.2 A3932SLD控制電路
    6.5 逆變電路
    6.6 電源電路
    6.7 I2C電路
    6.8 串口接收隔離電路
    6.9 電位器基準源電路
    6.10 位置信號放大電路
    6.11 電流檢測電路
    6.12 PCB板設計
第七章 軟件的設計
    7.1 設計要求
    7.2 軟件設計思路
    7.3 部分程序模塊
        7.3.1 計算PWM信號的占空比
        7.3.2 AD轉換程序
        7.3.3 電機換向程序
        7.3.4 閾值判斷
第八章 總結和展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝



本文編號：3797083