电动舵机是一种复杂的机电一体化系统,是飞机、导弹等飞行器飞行控制系统的关键组成部分,其性能的好坏直接决定了整个飞行器性能的优劣。随着电力电子技术和永磁电机的发展,新型永磁无刷直流电机以其体积小、功率密度高、结构简单、控制灵活等诸多优点,已广泛应用于电动舵机系统。本文采用盘式无刷直流电机作为电动舵机系统的动力源,对其结构特点、工作原理、驱动方式分别展开分析,并对其数学模型和传递函数进行了推导。研制了一套体积小、结构紧凑、可靠性高的硬件电路,设计了位置、转速、电流三闭环控制算法,以得到较好的控制精度。为了验证所设计硬件系统的可靠性和控制策略的可行性,搭建了实验平台,并对原理样机进行了测试实验。结果表明,所研制的舵机系统满足控制性能要求,具有灵巧的一体化特点,具有很高的应用价值。论文研究的内容主要包括以下几个方面:1.提出了电动舵机伺服系统关键技术指标。分析了舵机用无刷直流电机的结构与基本原理,得到了等效电路图,建立了无刷直流电机的动力学模型,并推导出了电动舵机的传递函数。2.针对整个驱动系统,研制了一套以DSP+CPLD为核心控制架构的智能功率驱动电路,包括主电源滤波及转换电路、电流检测与过流保护电路、位置检测与旋变激励信号调理电路、串口通信及其外围电路。3.根据无刷直流电机的运行特点及数学模型,设计了位置、转速、电流三闭环控制算法,其中位置环采用比例积分控制,速度环、电流环均采用比例控制。在DSP主控制器中设计了控制模块、定时器模块、采样模块和串口通信等模块。在CPLD辅助控制器中设计了Hall换相逻辑、舵机转动方向解算逻辑、位置超限和过流保护等逻辑。4.搭建了完整的实验驱动平台,对原理样机进行了控制性能测试实验,并对结果进行了详细地描述和分析。