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基于DSP的导弹舵机伺服控制系统的研究

作　者: 林忠万
导　师: 谢利理
学　校: 西北工业大学
专　业: 电力电子及电力传动
关键词: 电动舵机伺服系统无刷直流电机数字信号处理器脉宽调制
分类号: TJ765
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 832次
引　用: 15次
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内容摘要

导弹舵机是导弹飞行控制系统的执行机构，导弹的各种姿态运动都是靠舵机带动舵面偏转来实现的。本文研究了新型全数字导弹电动舵机伺服控制系统的设计问题，该系统使用了高性能数字信号处理器(DSP)和脉宽调制(PWM)技术实现四台无刷直流电机(BLDCM)的集中控制。论文在分析了舵机系统的工作原理基础上，重点研究了BLDCM的调速方法与控制策略，对BLDCM的转矩脉动产生原因及其抑制方法也进行了详细分析与探讨，给出了单DSP控制四个相互独立工作舵机的控制算法，并提出了整个舵机位置伺服控制系统的设计方案。其次论文在详细介绍舵机控制系统的硬件设计基础上，完成了系统软件设计，并采用了位置环、转速环和电流环的三环控制算法实现了舵机位置伺服功能，对传统PID和比例—模糊—PID控制算法在舵机控制系统中的实际应用效果进行了比较分析。最后本文分析了影响系统性能的各种因素，并对此提出了具体的改进措施。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 舵机的国内外发展概况  9-10
  1.3 舵机的发展趋势  10
  1.4 交流伺服技术的现状与发展趋势  10-13
    1.4.1 交流伺服技术的国内外发展概况  11-12
    1.4.2 交流伺服技术的发展趋势  12-13
  1.5 舵机控制系统的功能要求  13-14
  1.6 本课题主要研究工作  14-15
第二章舵机伺服系统方案设计  15-32
  2.1 舵机伺服系统组成  15
  2.2 伺服电机的确定  15-16
  2.3 无刷直流电机结构及运行原理分析  16-22
    2.3.1 BLDCM的控制系统结构组成  16-17
    2.3.2 系统原理分析  17-19
    2.3.3 电机的位置检测  19-22
  2.4 无刷直流电机的数学模型  22-24
    2.4.1 无刷直流电机的电压方程  22-23
    2.4.2 电磁转矩方程  23
    2.4.3 等效电路和状态方程  23-24
  2.5 BLDCM的转矩脉动及抑制措施  24-27
    2.5.1 转矩脉动分析  24-26
    2.5.2 电机转矩脉动的抑制措施  26-27
  2.6 系统总体方案设计  27-31
    2.6.1 硬件方案设计  28-30
    2.6.2 软件方案设计  30-31
  小结  31-32
第三章控制器硬件设计  32-45
  3.1 控制器的硬件组成  32
  3.2 最小系统及扩展电路设计  32-35
  3.3 功率驱动电路设计  35-37
  3.4 转子位置信号检测及换相电路的实现  37-39
  3.5 PWM信号隔离电路设计  39-40
  3.6 接口电路设计  40-41
  3.7 舵面位置检测  41
  3.8 电流取样电路  41-42
  3.9 保护电路设计  42-44
  小结  44-45
第四章控制器软件设计  45-64
  4.1 存储器分配  45-48
  4.2 GEL文件和运行库的载入  48
  4.3 程序总体结构  48-50
  4.4 主程序结构和子程序初始化  50-51
  4.5 PWM脉冲的产生  51-54
    4.5.1 由定时器产生PWM脉冲  52-53
    4.5.2 由单比较模块产生PWM脉冲  53-54
  4.6 模拟信号的采集  54-57
  4.7 位置环控制算法  57-61
  4.8 转速环控制算法  61-62
  4.9 电流环控制算法  62-63
  4.10 保护功能设计  63
  小结  63-64
第五章系统的可靠性设计  64-66
  5.1 干扰产生的机理  64
  5.2 采取抗干扰措施  64-66
第六章总结和展望  66-70
  6.1 系统总结  66
  6.2 影响舵机系统性能的因素  66-67
  6.3 工作展望  67-70
致谢  70-71
参考文献  71-74

基于DSP的导弹舵机伺服控制系统的研究

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