双余度无刷直流电机控制技术研究

摘要

论文来源于横向课题——双余度稀土永磁无刷直流电机伺服控制器的研究，主要针对航空用双余度无刷直流电机，就其伺服驱动控制技术、故障保护和容错技术进行研究。 论文首先介绍了双余度稀土永磁无刷直流电机的基本特点，针对某型双余度稀土永磁无刷直流电机，建立了电机本体及其伺服系统的数学模型，运用Matlab仿真技术，研究了双余度无刷直流电机电流、反电势、转速和转矩的实时变化规律，并对双余度无刷直流电机伺服控制系统进行了位置、速度、电流三闭环仿真。在理论分析的基础上，针对电力作动系统的技术指标要求，设计了基于DSP和CPLD的双余度无刷直流电机位置、速度和电流三闭环伺服系统的数字控制接口电路，并在软件方面对系统的闭环调节算法和双通道控制系统的余度管理策略进行了程序设计。 论文还对双余度无刷直流电机伺服系统的故障类型及其特点进行了分析，研究了系统的几种主要故障表现形式及其对电机性能的影响，提出了双余度无刷直流电动机的故障检测与保护方法。介绍了余度系统的余度概念、余度选择、余度配置及其设计问题，研究了双余度无刷直流电机控制系统的故障保护、余度切换和系统重构等余度管理问题，并针对由于系统参数分散性带来的出力不均衡问题，提出了双余度无刷直流电机的余度电流均衡方法。 论文最后完成了工程样机的研制与实验验证，并对实验结果与仿真结果进行了对比分析，所研究的成果对后续的研究具有重要的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1稀土永磁无刷直流电机的发展概况

1.2国内外双余度无刷直流电机在作动系统中的应用

1.3课题研究的内容

1.4论文的结构安排

本章小结

第二章双余度无刷直流电机伺服系统建模仿真

2.1无刷直流电机的工作原理与机械特性

2.1.1无刷直流电机的驱动机理

2.1.2稀土永磁无刷直流电机的机械特性

2.2双余度无刷直流电机系统构成

2.3双余度无刷直流电机数学模型建立

2.3.1单通道无刷直流电机数学模型

2.3.2双余度无刷直流电机数学模型

2.4双余度无刷直流电机伺服系统仿真

2.4.1双余度无刷直流电机本体仿真模型

2.4.2机械传动模块仿真模型

2.4.3 PWM波形发生器仿真模型

2.5双余度无刷直流电机仿真结果分析

2.5.1电机本体仿真结果

2.5.2伺服系统在位置阶跃信号下的仿真结果

2.5.3伺服系统的频率响应仿真结果

本章小结

第三章双余度无刷直流电机控制系统设计

3.1控制系统总体设计方案

3.2控制系统硬件电路设计

3.2.1三闭环控制电路

3.2.2逻辑综合电路

3.2.2主功率及其驱动电路

3.2.3电流、速度和位置检测电路

3.2.4电磁离合器调节电路

3.3控制系统软件设计

3.3.1 DSP软件开发流程与开发环境

3.3.2系统软件主程序设计

3.3.3三闭环调节子程序算法

3.3.4余度管理子程序设计

本章小结

第四章双余度无刷直流电机控制技术研究

4.1双余度无刷直流电机余度管理技术

4.1.1双余度无刷直流电机控制系统故障分析

4.1.2系统的故障保护技术

4.1.3系统的余度切换技术

4.1.4余度系统的重构技术

4.2双余度无刷直流电机电流均衡技术

本章小结

第五章实验结果与分析

5.1双余度无刷直流电机机械特性实验

5.2伺服系统位置闭环实验

本章小结

第六章总结

6.1论文完成的工作

6.2本论文的主要特点与关键技术

6.3后续的工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

攻读硕士学位期间参与科研项目

致谢

西北工业大学学位论文知识产权声明书及西北工业大学学位论文原创性声明