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基于永磁同步电机的精密指向机构控制方法研究

常雨康  
【摘要】:精密指向机构主要指用于隔离载体运动扰动,精确保持光电设备视轴指向稳定的机电伺服机构。精密指向机构搭载在飞机、车辆和船舶等载体上,配合光电功能模块可完成战场高速搜索、目标跟踪和目标稳定等战术任务,对战场目标信息进行捕获、收集,在信息化战争中有着不可替代的作用。以直流电机为致动器的精密指向机构由于直流有刷电机本身的结构特点,存在无法避免的缺陷。本课题采用基于永磁同步电机的精密指向机构为研究对象,围绕该研究对象的工程应用,对精密指向机构控制方法、扰动抑制、软硬件设计方法展开研究。论文主要研究工作包含以下几个部分:1、针对以永磁同步电机为致动器的精密指向机构,分析了交流伺服系统组成,分别对永磁同步电机模型、脉宽调制技术和矢量控制方法进行研究,并基于dSPACE系统进行了半实物仿真验证。实验结果表明,采用SVPWM变频调制技术,4)_((9)=0的矢量控制策略,可以实现对基于永磁同步电机的精密指向机构的控制,满足控制基本要求。2、针对精密指向机构速度稳定回路的扰动问题,针对经典扰动观测器存在的不足,采用了基于速度信号的扰动观测器,进行Matlab/Simulink仿真,并基于dSPACE系统进行了半实物仿真验证。实验结果表明,基于速度信号的扰动观测器可以有效抑制系统转速扰动和转矩扰动。3、分别对基于绝对式编码器和陀螺的精密指向机构速度环/稳定环,基于绝对式编码器的精密指向机构位置环和基于目标跟踪器的精密指向机构跟踪环等控制回路进行设计,并对精密指向机构稳定跟踪控制软件进行总体设计,包括控制软件流程、控制软件总体结构、各模块功能及相互关系以及控制软件各模块开发等。4、搭建了某型号光电吊舱硬件系统,设计了基于LPC788控制核心的伺服控制电路。应用该系统对文中所研究的控制方法、抗扰方法和软件设计进行实现,实验验证了文中研究内容的可行性。


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