【摘 要】
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随着弹道修正装置向小型化的方向发展,表贴式永磁同步电机因其体积小的特点,而被广泛用作弹道修正装置的执行机构。随着对电机控制性能要求的提高,在矢量控制下,传统PI控制受不确定因素影响大,难以满足控制需求,而滑模控制因其对扰动和参数不敏感的特点,在电机控制中有广阔的应用前景。首先,本文根据舵机的数学模型和三闭环控制原理,设计了舵机矢量控制模型,并搭建了双旋舵机控制系统Simulink仿真模型,为控制算
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随着弹道修正装置向小型化的方向发展,表贴式永磁同步电机因其体积小的特点,而被广泛用作弹道修正装置的执行机构。随着对电机控制性能要求的提高,在矢量控制下,传统PI控制受不确定因素影响大,难以满足控制需求,而滑模控制因其对扰动和参数不敏感的特点,在电机控制中有广阔的应用前景。首先,本文根据舵机的数学模型和三闭环控制原理,设计了舵机矢量控制模型,并搭建了双旋舵机控制系统Simulink仿真模型,为控制算法的仿真建立了平台。其次,为了提高低速舵机的控制性能,结合滑模指数趋近律和匀速趋近律的特点,对趋近律进行改进,得到了速度环改进滑模控制器和位置环改进滑模控制器,并对改进滑模控制进行了李雅普诺夫稳定性判定。为了验证改进算法的可行性,在Sinulink仿真环境中,分别对传统PI、传统滑模和改进滑模进行仿真,仿真结果表明改进滑模控制是有效的,具有提高响应速度和减小抖振的优点。然后,为了实现低速双旋舵机的控制,设计了DSP+STM32的硬件平台。DSP作为上位机,利用GPS和地磁组合的方式获取滚转角,并给下位机指令;STM32作为下位机,通过位置传感器得到舵机零位,利用三相霍尔、电流和电压传感器相结合的办法获得准确转速和转子位置,实现转子位置检测,进行矢量控制。最后,本文对课题研究的关键技术进行了测试和实验验证。速度控制实验结果表明,改进SMC速度控制响应时间在0.3s内,稳定时的转速误差在5r/min的范围;位置控制表明,改进SMC的位置响应时间为0.4s,位置误差为3.5°。验证了滑模控制在电机低速状态下的有效性和适用性。
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