基于无位置传感器无刷直流电机的舵机伺服系统的研究

摘要

舵机伺服系统作为飞行器控制系统的重要组成部分，飞行器的各种运动姿态是靠舵机带动舵面偏转来实现的。无刷直流电机由于功率密度高、出力大、控制简单等优点，成为舵机伺服系统的首选电机。然而舵机伺服系统特殊的应用场合不仅严格限制了无刷直流电机位置传感器的安装空间，同时恶劣的工作环境也对传感器的可靠性提出了更高的要求，采用无位置传感器技术可以消除因传感器的存在带来的不便和干扰。因此，对无位置传感器技术在舵机伺服系统中的应用进行研究具有重要的实际意义。
　　本文首先介绍了舵机伺服系统和无刷直流电机无位置传感器控制技术的发展现状、工作原理以及数学模型，在此基础上提出了无刷直流电机舵机伺服系统的无位置传感器控制方案，并借助Matlab软件搭建了无刷直流电机舵机伺服系统位置和电流的双闭环仿真模型，仿真分析并比较了基于短时脉冲注入法和三段式起动法的无刷直流电机无位置传感器舵机伺服系统的响应特性，为舵机伺服系统的实现提供了理论依据。
　　在此基础上，本文搭建了基于TMS320LF2812的无刷直流电机舵机伺服系统的硬件平台，并对系统的软件进行了设计，实现了舵机伺服系统的数字化控制。对短时脉冲注入初始位置检测法以及反电动势过零检测法进行了实验验证；并对施加阶跃信号和正弦信号激励的无位置传感器无刷直流电机舵机伺服系统的动、静态性能和带宽响应进行了实验分析，将其与舵机伺服系统在有位置传感器控制下的实验结果进行比较，研究表明本文所提出的无位置传感器控制方案能有效的实现舵面位置的高性能跟踪。

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图表清单

注释表

第一章 绪 论

1.1 舵机伺服系统的国内外发展概况

1.2 无刷直流电机无位置传感器技术(SLBLDCM)的研究现状

1.3 本文研究的主要内容及安排

第二章 基于SLBLDCM舵机伺服系统的原理和构成

2.1 舵机伺服系统的基本工作原理及组成部分

2.2 无刷直流电机无位置传感器的工作原理

2.3 基于SLBLDCM舵机伺服系统的工作原理

2.4 本章小结

第三章 基于SLBLDCM舵机伺服系统的MATLAB建模与仿真

3.1 基于SLBLDCM舵机伺服系统的MATLAB建模

3.2 基于SLBLDCM舵机伺服系统的仿真分析

3.3 与有位置传感器下舵机伺服系统仿真结果的比较

3.4 本章小结

第四章 基于SLBLDCM舵机伺服系统的实验平台设计

4.1 系统硬件设计

4.2 系统的软件设计

4.3 本章小结

第五章 基于SLBLDCM舵机伺服系统的实验分析

5.1 SLBLDCM的起动实验

5.2 基于SLBLDCM舵机伺服系统的实验分析

5.3 与有位置传感器下舵机伺服系统实验结果的比较

5.4 本章小结

第六章 总 结

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文