【摘 要】
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舵回路作为飞行控制系统的执行机构,其工作性能和可靠性直接影响飞行器的飞行品质与安全性。论文在基于分离元件搭建的舵回路控制器平台上,开展舵回路的对象建模、控制律设计、
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舵回路作为飞行控制系统的执行机构,其工作性能和可靠性直接影响飞行器的飞行品质与安全性。论文在基于分离元件搭建的舵回路控制器平台上,开展舵回路的对象建模、控制律设计、故障分析与处理、控制器软件设计与开发等方面研究工作,对提高舵回路的控制性能和可靠性起到了重要作用。论文首先在总结实验室无刷直流舵回路项目的研究现状与存在问题的基础上,阐述了本论文研究的关键技术与所需解决的关键问题。根据样例舵回路控制与可靠性需求制定了控制律、典型故障特征以及与飞行控制计算机通信接口的具体指标。其次,通过对无刷直流电机工作原理的详细分析,建立了舵机的数学模型和在不同逆变桥驱动方式下的换相转矩波动模型。在此基础上设计完成了位置、速度、电流的三闭环控制律策略和最佳的逆变桥单斩驱动方式。在Matlab环境下对闭环PID控制参数进行了仿真测试验证与迭代优化,得到了优化的控制参数。再次,根据无刷直流舵回路典型故障分析,研究了一相定子绕组开路、短路,逆变桥一相功率管开路、短路,霍尔传感器缺相等故障特性与特征。根据故障特性与特征制定了基于电流自检测和基于六相无刷直流电机的两种故障处理方案。根据舵回路与飞行控制计算机间信息交互需求,设计完成了基于CAN的通信协议。最后,根据以上研究成果设计开发了舵回路控制软件和控制台软件,实现了无刷直流舵回路控制、通信和控制显示功能。在无刷直流舵回路实验平台上对系统的功能与性能进行了综合测试。试验结果验证了所设计的控制律、故障处理策略、通信协议与嵌入式软件的正确性与合理性,满足了设计要求,为无刷直流舵回路的工程应用奠定了坚实基础。
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