文档介绍：硕士学位论文
(工程硕士)
一种基于无刷电机的数字化舵机系统研究
RESEACH ON A DIGITAL
ELECTROMECHANICAL ACTUATOR
SYSTEM BASED ON BRUSHLESS MOTOR
杨君君
哈尔滨工业大学
2011 年 3 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号:626/627 密级:公开
工程硕士学位论文
一种基于无刷电机的数字化舵机系统研究
硕士研究生:杨君君
导师:袁峰教授
副导师刘爱军研究员
申请学位:工学硕士
学科:仪器仪表工程
所在单位:中航工业空空导弹研究院
答辩日期:2011 年 3 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index:
:626/627
Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEACH ON A DIGITAL
ELECTROMECHANICAL ACTUATOR
SYSTEM BASED ON BRUSHLESS MOTOR
Candidate: Yang Junjun
Supervisor: Prof. Yuan Feng
Associate Supervisor: Researcher Liu Aijun
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Affiliation: Instrument and Meter Engineering
Date of Defense: March, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
舵机是导弹制导系统的执行机构。电动舵机因其结构简单,输出转矩大而被
广泛采用。电动舵机采用无刷直流电机作为动力元件,并采用数字电路进行控制
驱动,则更容易采用先进的控制方案,而且可靠性更高。无刷直流电机采用电子
换向,可以避免直流电机机械换向给系统安全造成的危害,而且输出功率更高,
因此成为当今电动舵机研制的主要发展方向。
论文首先分析了电动舵机的组成、工作原理以及结构框图,并对舵机系统的
性能参数设计进行了分析和阐述。在此基础上,设计了基于 DSP,用于无刷直流
电机控制的数字控制电路,并编制了系统的软件程序。
传动机构的性能对舵机的性能有重大影响。为实现大减速比和大功率-质量比,
设计了滚珠丝杠副结合 2 级齿轮副的传动机构。通过分析得到舵偏角与减速比的
对应关系,另外还分析了传动机构的间隙组成,并对主要承力件进行了必要的强
度分析。
建立了舵机的虚拟样机模型,利用 UG-ADAMS-ANSYS-MATLAB 软件,对
电动舵机的数学仿真模型进行了细化,在集成的仿真环境下,对传动机构的摩擦、
间隙、刚度等非线性参数进行了仿真。结合非线性环节的仿真分析结果,在舵机
的优化设计过程中,有效地解决了舵机的非线性控制问题。
关键词:数字化电动舵机;无刷直流电机;非线性因素;仿真分析
-I-
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
Actuator is the actuating mechanism of missile guiding system. For the reason of
simple structure and huge output torque, electromechanical actuators are widely used.
Brushless Direct Current motors are employed as ponent, and digital circuit is
applicated to control and drive. Electromechanical actuators are easy to adopt advance
control programs and to improve the reliabilities. By means mutator, BLDC has