本文選題：高動態(tài) + 電動舵機�。� 參考：《南昌航空大學》2017年碩士論文

【摘要】：高動態(tài)電動舵機控制系統(tǒng)是一種較為復雜的伺服系統(tǒng),在控制性能要求上較高,特別是對位置控制精度的要求更為嚴格,高動態(tài)電動舵機不僅在位置控制精度上要高,對舵系統(tǒng)的快速性能也同樣重要。本文根據(jù)舵系統(tǒng)的性能要求以及其自身特點,設(shè)計了一套完整的舵控制系統(tǒng),并對該控制系統(tǒng)進行了研究。首先介紹了舵系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理,根據(jù)各組成部分的工作原理,建立了相應(yīng)的數(shù)學模型,依據(jù)舵系統(tǒng)的工作過程,通過MATLAB\SIMULINK平臺進行模型搭建,為后面不同控制器下舵系統(tǒng)控制研究奠定基礎(chǔ)。課題中詳細介紹了無刷直流電機的組成與工作原理,無刷直流電機是繼有刷直流電機后的一種新型的永磁直流電機,對于永磁無刷直流電機拋棄了守舊的有接觸換向的理念,而是通過位置傳感器與電子換向器來實現(xiàn)這種無接觸換向的,這種無接觸換向給系統(tǒng)的性能有很大的提高,并且還有調(diào)速性能、控制性能好、轉(zhuǎn)動力矩大、調(diào)速范圍寬、效率高、運行平穩(wěn)等特點。本文重點分析了在兩種不同控制器下舵系統(tǒng)響應(yīng)速度與跟蹤效果。首先介紹了傳統(tǒng)的PID控制,這種控制方法的優(yōu)點是原理簡單、使用方便,且這種方法相對來說比較成熟,在控制精度要求不是很高的系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛,缺點是受外界干擾及被控對象參數(shù)變化影響較大;根據(jù)PID控制可以發(fā)現(xiàn)其性能上存在不足之處,從而設(shè)計了另一種控制器,即滑模變結(jié)構(gòu)控制,這種控制器對外界干擾及被控對象參數(shù)變化影響較小,所以有效的解決了舵系統(tǒng)的抖動問題,但是這也是在理論的情況下才可以實現(xiàn),其實滑模變結(jié)構(gòu)控制也有其不足之處,由于其自身的性質(zhì)的原因也會出現(xiàn)抖振的情況,在本文中做了詳細的介紹。在硬件的設(shè)計上,本文所使用的是TI公司生產(chǎn)的DSP-TMS320F2812芯片作為控制器核心,其中,硬件設(shè)計部分包括:驅(qū)動電路、三相逆變電路、光電隔離電路、通信接口電路等。通過對硬件的調(diào)試,觀察PID控制器與滑模變結(jié)構(gòu)控制器下舵系統(tǒng)的性能。
[Abstract]:The control system of high dynamic electric steering gear is a kind of more complex servo system, which requires higher control performance, especially more strict requirements for position control precision. The high dynamic electric steering gear is not only high in position control accuracy, It is also important for the rapid performance of the rudder system. According to the performance requirements of the rudder system and its own characteristics, a complete rudder control system is designed in this paper, and the control system is studied. Firstly, the structure and working principle of the rudder system are introduced. According to the working principle of each component, the corresponding mathematical model is established. According to the working process of the rudder system, the model is built on the platform of MATLAB\ SIMULINK. It lays a foundation for the research of rudder system control under different controllers. The composition and working principle of brushless DC motor are introduced in detail. Brushless DC motor is a new type of permanent magnet DC motor after brushless DC motor. Instead, the contactless commutator is realized by the position sensor and the electronic commutator. The performance of the contactless commutator system has been greatly improved, and there is also the speed-regulating performance, good control performance, large rotational torque, and wide speed range. High efficiency, smooth operation and other characteristics. In this paper, the response speed and tracking effect of the rudder system under two different controllers are analyzed. Firstly, the traditional PID control is introduced. The advantages of this control method are simple principle, convenient use, and this method is relatively mature, and is widely used in the system with low control precision. The drawback is that it is greatly affected by the external disturbance and the parameters of the controlled object. According to the PID control, it can be found that there are some shortcomings in its performance, so another kind of controller, sliding mode variable structure control, is designed. The controller has little influence on the external disturbance and the parameter change of the controlled object, so it solves the jitter problem of the rudder system effectively, but it can only be realized under the condition of theory. In fact, the sliding mode variable structure control also has its shortcomings. Because of its own properties, buffeting will also occur in this paper. In the design of hardware, the DSP-TMS320F2812 chip produced by TI Company is used as the core of the controller. The hardware design includes driving circuit, three-phase inverter circuit, photoelectric isolation circuit, communication interface circuit and so on. By debugging the hardware, the performance of the rudder system under PID controller and sliding mode variable structure controller is observed.
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP273

【參考文獻】

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本文編號：1900064