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飞机全电刹车系统伺服控制的研究与设计

梁柏强  
【摘要】: 飞机全电刹车系统是国外研制的新一代飞机刹车系统。随着电机制造技术及其驱动相关的电力电子技术和现代控制理论的飞速发展,飞机全电刹车系统引起航空工业界越来越多的关注。美国研究的基于B787的全电刹车系统试飞验证结果表明,与传统的液压刹车装置相比,全电刹车系统具有优异的刹车性能和高可靠性。在全电刹车系统中,机电作动器是系统的关键部件,而伺服电机是机电作动器的核心单元,由于无刷直流电机具有高可靠性、高功率体积比和控制效果优良等特点,令其成为机电作动器中伺服电机的最佳选择,因而无刷直流电机的驱动与控制技术成为研究全电刹车系统的关键技术。 本论文主要研究了全电刹车系统中机电作动器的伺服电机——无刷直流电机及其控制驱动系统,并在其特殊的应用背景下对其驱动控制方法进行研究。论文首先简要介绍了飞机刹车的基本原理,提出了飞机全电刹车系统对伺服电机的控制要求,并根据刹车系统要求进行电机的初步选型和传动丝杆的参数预选,以及进行伺服驱动控制系统方案的设计;然后对伺服及其控制系统进行相关的分析,包括数学分析、控制方法等,并对其数学模型和控制方法在仿真软件中进行系统的仿真研究。仿真结果表明,模糊自适应PID控制方法在负载转矩和控制结构发生变化时能及时修改参数,满足系统的控制要求,达到了预期的控制效果。论文最后根据无刷电机控制系统的设计方案,进行了硬件和软件的模块化的设计。


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