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新型航空直线直流电动机驱动控制系统研究

作　者: 巫春玲
导　师: 马瑞卿
学　校: 西北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 直线直流电动机(LDCM) 混合式直线直流步进电动机(HDCLSM) 细分控制单片机应急放油阀
分类号: V242
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文源于“十五”航空支撑基金项目-新型航空用直线直流电动机。论文研究了直线直流电动机的分类、特点及其工作原理，重点针对飞机应急放油阀用航空直线直流步进电动机驱动控制技术进行了研究。论文在讨论了直线直流步进电动机工作机理的基础上，根据两相混合式直线直流步进电动机(HDCLSM)集中绕组的通电特点和脉冲步进控制方法，采用单片机为核心控制单元，提出了两种数字控制方案，分别就每种控制系统技术方案、硬件电路、控制软件设计等技术内容进行了详细地分析和研究。根据系统技术要求，采用单片机实现了混合式直流直线步进电动机的开环数字控制；利用V／F变换和复合键控方法实现了系统转速等参数的数字设定；利用细分控制技术保证了电机运行的平稳性，并进行了波形分析和理论研究；采用单片机软件降速控制策略解决直线步进电机行程末端的机械冲击问题；同时对主功率电路、驱动电路和系统保护电路进行了分析，完成了硬件设计、制作和软件编程、调试，最后在混合式旋转步进电动机上进行了全面测试。测试结果表明：该控制器各项指标达到了设计要求，电机运行稳定。该直线直流步进电动机驱动控制系统的研制，可替代现有飞机应急放油阀有刷驱动电机，也可用于小功率直线运动机构中，具有较好的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 直线电机的优越性及发展前景  9-15
    1.1.1 直线电机的国内外发展概况及应用  9-10
    1.1.2 直线电机的优越性  10-12
    1.1.3 直线电机的分类与特点  12
    1.1.4 直线直流电动机的选型  12-15
  1.2 系统概述  15-17
    1.2.1 系统研究的目的与意义  15
    1.2.2 主要研究内容和关键技术  15-16
    1.2.3 系统主要技术指标  16-17
  1.3 主要研究工作  17-18
    1.3.1 系统硬件电路的设计与制作  17
    1.3.2 系统控制软件的设计与实现  17
    1.3.3 系统性能指标测试  17-18
第2章直线步进电动机的结构和工作原理  18-28
  2.1 直线步进电动机概述  18-19
  2.2 变磁阻式直线步进电动机  19-21
    2.2.1 变磁阻式直线步进电动机的工作原理  19-20
    2.2.2 变磁阻式直线步进电动机的控制  20-21
  2.3 混合式直线步进电动机  21-27
    2.3.1 混合式直线步进电动机的结构和工作原理  21-26
    2.3.2 控制技术  26-27
  2.4 两种类型直线步进电动机的比较和应用  27-28
第3章系统总体方案设计综述  28-35
  3.1 系统硬件设计方案  28-33
    3.1.1 系统总体框图  28-29
    3.1.2 系统控制思想  29
    3.1.3 采用集成芯片的控制系统硬件设计方案  29-30
    3.1.4 采用分立元件的控制系统硬件设计方案  30-32
    3.1.5 两种方案比较  32-33
  3.2 系统软件设计方案  33-35
    3.2.1 软件设计的基本原则  33-34
    3.2.2 系统软件方案  34-35
第4章采用集成芯片的控制系统设计  35-56
  4.1 系统硬件设计  35-51
    4.1.1 系统控制原理  35-36
    4.1.2 AT89C51单片机最小系统设计  36-39
    4.1.3 脉沖输入电路设计  39-42
    4.1.4 数字设定电路设计  42-44
    4.1.5 细分驱动电路设计  44-49
    4.1.6 显示电路设计  49-50
    4.1.7 系统供电电源  50-51
  4.2 系统软件设计  51-56
    4.2.1 系统软件总体构成  51
    4.2.2 主程序设计  51-52
    4.2.3 中断服务程序设计  52-53
    4.2.4 系统输入输出程序设计  53-54
    4.2.5 系统功能程序流程设计  54-56
第5章采用分立元件的控制系统设计  56-75
  5.1 系统硬件设计  56-68
    5.1.1 硬件系统概述  56-57
    5.1.2 单片机主控制单元  57-58
    5.1.3 PWM产生及逻辑合成电路  58-61
    5.1.4 光电隔离和功率驱动电路  61-66
    5.1.5 过流保护电路  66-67
    5.1.6 串行LED显示电路  67
    5.1.7 系统供电电源  67
    5.1.8 硬件抗干扰措施  67-68
  5.2 系统软件设计  68-75
    5.2.1 AT89C2051单片机软件  68-71
    5.2.2 80C31单片机软件  71-73
    5.2.3 软件抗干扰措施  73
    5.2.4 软件设计小结  73-75
第6章系统试验  75-82
  6.1 概述  75
  6.2 系统组成  75-77
  6.3 系统性能测试  77-81
  6.4 试验结论  81-82
第7章结束语  82-87
  7.1 论文总结  82-85
    7.1.1 两种方案比较  82-83
    7.1.2 关键技术解决情况  83-84
    7.1.3 系统创新之处  84-85
    7.1.4 直线步进电机控制系统的特点  85
  7.2 系统存在的问题及改进措施  85-86
  7.3 后续工作展望  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-93

新型航空直线直流电动机驱动控制系统研究

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