直驱型电动舵机电流环优化设计

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ｓｓｍｈｓｔｅａｖｎａｅｆａｔｄｕｔｎｎｔｎｅｏａｃｆｎｉｉｕｂｎｅｙｔａｈｄａｔｇｓｏｆｊｓｅｓａｍｅｔｄａｓｏｇｐｒｒｎｅｏａｔ—ｄｓｒａｃ．ａｒｆｍｔ
Ｋｅｒｓ：ｅｅｔｏｃａｃｌａｔａｏｙｗｏｄｌｃｒｍｅｈｎｉａｃｕｔｒ；ｆａｔｏｌｓｏｏｃｎｒｔｄｗｉｄｉｒｃｉｎａｌｔｃｎｅｔａｅｎｎｇ；ｐｒｎｎｇｅｒｓｌｓｅｍａｅｔｍａｎｔｂｕｈｅｓＤＣｔｒｃｒｅｔｌｏｍｏｏ；ｕｒｎｏｐ；ｏｔｍｉａｉｎｐｉｚｔｏ
ＢａｅｎｔｅａａｙｉｆｈｅｔｒｓｏｎｉｓｄｏｈｎｌｓｓｏｅｆａｕｅｆａｄｔｔＰｍｅ—ｏｔｌｕｒｎｏ，ａｔｙｏ—ｏｔｌｕｅｔｏｐｐｉｒｅｔｌｐｍｅｈｐｍａｃｏｉｐｉｒｎｏｍａｃｌ
ｃｎｒｌｓｓｅｗａｅｉｎｄ．Ｔｈｉｌｔｏｅｕｌｈｏｔａｈｅｔｍｅｈｙｏ —ｏｉｌｃｒｅｔｌｏｏｔｏｏｔｏｙｔｍｓｄｓｇｅｅｓｍｕａｉｎｒｓｔｓｗｈｔｔｉｐｓｐｔｍａｕｎｏｐｃｎｒｌ
ＯｐｉｉｉｇＤｅｉｎｏｒｅｔＬｏｐｉｈｒｃｔｚｎｓｇｆＣｕｒｎｏｎｔｅＤｉｅｔｍ
ＤｒｖｅｔｏｅｈａｉａｃｕａｏｉｅＥｌｃｒｍｃｎｃｌＡｔｔｒ
Ｌａｈｉ，ＬＡＮＧＪａｏｇ，ＬＡ０ＹｉｇＵＸｉｏｕＩｉｈｎＩｎ
真。仿真结果表明，次速电流环具有调节速度快、抗干扰能力强等优点。关键词：电动舵机；分数槽集中绕组；永磁无刷直流电机；电流环；优化
中图分类号：Ｔ６＋Ｍ３１文献标志码：Ａ文章编号：１０ —８８２１）５０４．３０１６４（０１０．０９０
（．ｏｌｅｆＭｅａｒｎｃＥｇｎｅｉｎｕｍａｉ，ａｉｎｌｎｖｒｔｏＤｆｎｅ１ＣｌｇｅｏｃｔｉｎｉｒｇａｄＡｔｔｎＮｔａｉｓｙｆｅｓｈｏｓｅｎｏｏｏＵｅｉｅＴｃｎｌｙｈｎｓａ４０７，Ｃｉｅｈｏｏ，Ｃａｇｈ１０３ｈｎｇａ；２ＣｌｇｅｓａｅａｄＭａｅａｎｉｅｎ，．ｏｌｅｏＡｒｐｃｎｔｉｌｇｎｒｇｅｆｏｒＥｅｉＮｔｎｌｎｖｒｔｏＤｆｎｅＴｃｎｌｙｈｎｓａ４０７，ＣｉａａｉａＵｉｓｙｆｅｓｅｈｏｏ，Ｃａｇｈ１０３ｈｎ）ｏｅｉｅｇ
第４４卷第５期
２１焦０１
Ｖｏ４．Ｎｏ５Ｌ４．
Ｍａ．０１ｌｖ２
５月
直驱型电动舵机电流环优化设计
卢晓慧，梁加红，廖瑛
（．国防科技大学机电工程与自动化学院，长沙１２．国防科技大学航天与材料工程学院，长沙４０７；１０３４０７）１０３
Ａｂｔａｃｓｒｔ：Ｆｏｈｅｔｒｓｏｉｅｔｄｖｅｅｔｏｃａｉａａｔｔｒｃｒｅｔｏｔｏｍｅｈｄｆｒｔｒｔｅｆａｕｅｆａｄｒｃｒｅｌｃｒｍｅｈｎｃｌｃｕａｏ，ａｕｒｎｃｎｒｌｉｔｏｏｈｅｔｒｕｅｒｐｐｅｒｄｃｉｎｏｒｃｉｎｌｌｔｃｎｅｔａｅｎｉｅｍａｅｔｍａｎｅｒｈｅｓｏｑｉｌｅｕｔｆｆａｔｏａｓｏｏｃｎｒｔｄｗｉｄｎｇｐｒｎｎｇｔｂｕｓｌｓＤＣｏｍｏｏｓｔｒｗａｐｒｓｎｅｅｅｔｄ．Ｔｈｅｓｔｅｏｔｍｉｉｇｄｓｇｆｃｒｅｔｌｏｎｔｅｄｒｃｒｖｌｃｒｍｅｈｎｃｌｍｏｏ．Ｔｅｋｙｉｈｐｉｚｎｅｉｎｏｕｎｏｐｉｈｉｅｔｄｅｅｅｔｏｃａｉａｔｒｈｅｉｍａｈｍａｉａｄｌｏｒｃｉｎｌｓｏｏｃｎｔａｅｎｉｇｐｅｍａｅｔｍａｎｔｂｕｓｌｓｔｒｗａｕｉ．ｔｅｔｃｌｍｏｅｆｆａｔａｌｔｃｎｅｒｔｄｗｉｄｎｒｎｎｇｅｒｈｅｓＤＣｍｏｏｓｂｌｏｔ
摘
要：针对直驱型电动舵机的特性，采用电流参考波形优化控制法来减小分数槽集中绕组永磁无方法的关键。为此，建立了分数槽集中绕组永磁无刷直流电机的数
学模型，在分析Ｐ型电流环和最速电流环控制优缺点的基础上，设计了次速电流环控制器。最后，对系统进行了仿

2024年机电一体化毕业论文摘要

首先，在ADAMS软件中建立四杆机构的刚柔耦合动力学模型，分析了动力学模型参数改变对机构性能的影响，并在此基础上对动力学模型进行了优化，得到新的动力学模型。然后，在MATLAB/Simulink中建立四杆机构的控制系统模型，输入阶跃信号，利用工程常用的试凑法，以系统快速响应为目标对控制器参数进行优化，得到与机械系统相匹配的控制系统模型。最后，搭建ADAMS与MATLAB/Simulink的联合仿真平台，根据机械系统动力学模型是否优化和控制系统参数是否优化组合成四种不同情况，分别进行联合仿真分析，得到柔性连杆臂的应变能和时间载荷历程，并通过OPTISTRUCT对连杆臂进行拓扑优化。
本文对压力式温度仪表进行了自适应补偿机制的研究与设计，并将其与热电阻测温系统组成机电一体化温度仪表来满足温度测量的现场指示与远程监控的功能，且这两个测温系统能互相监视，提高了温度测量的可靠性和准确性，同时本文所设计的机电一体化温度仪表和研究方法对仪表技术的发展具有重要的意义。
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本文所设计的温度仪表由自适应环境温度变化的压力式测温系统和热电阻（电子）测温系统组成，一个用于现场指示一个远传。其中压力测温系统采用压力式温度仪表，通过采用最小二乘支持向量机（LS-SVM）的方法建立误差模型研究和分析对压力式温度仪表精度影响最大的两个因素，从而设计出自适应补偿机构来解决压力测温系统的精度问题。通过在压力测温系统中置入热电阻传感器来实现远距离传送与监控，实现了单点测温双重指示的机电一体化高精度测温功能。论文的主要内容如下：
2024年机电一体化毕业论文摘要
机电一体化毕业论文摘要一：
题目：机电一体化灵巧舵机控制系统设计
摘要
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：

直驱多相高压永磁同步风力发电机优化设计模型的研究

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料，提高槽利用率，降低电机质量。但是也要注意到此时的槽绝缘以及线圈的对地绝缘需要有足够的耐压等级，为 20kV，这是其主要特点之一，设计时应注意。（1）多相高压永磁同步风力发电机的定子绕组排列方式
下面以六相高压永磁同步风力发电机为例来说明定子绕组的排列方式，以及如何选择合适的计
算极弧系数α i 来消除 3 次感应电势谐波。假设六
提高电压等级的方法， ABB 公司的 “Windformer”技术，将定子绕组漆包线换成高压电缆，以此来提高绝缘等级。这样做确实方便的提高了电压等级，但是会大大降低槽利用率，使电机体积增大。为了提高电压我们采用多相永磁同步发电机，通过多整流器串联来提高直流母线电压。例如定子绕组采用九相绕组，每三相绕组为一组，对其进行三相整流，然后将三组直流电压串联来提高电压。如图 1-1 所示。
直驱多相高压永磁同步风力发电机优化设计模型的研究
Research on Optimal Design Model of Direct-drive Multiphase HV PMSG for 电气工程学院 710049，Fangluguang.1984@）
速进行了优化，定性的得到了系统发电量与成本之比最优时的转速。为了减小电力电子变流器、直流母线损耗，省掉并网时的升压变压器，需要提高直流母线电压。文献 [2] 介绍了 ABB 公司的 ‘windformer’技术，采用高压电缆代替常用的矩形漆包线。本文提出直驱多相高压永磁同步风力发电机的原因:一是低速电机出口频率低，造成二极管整流器整流电压的较大的波动，为了提高整流器的电压平稳，常常采用多脉整流方案，这种方案需要移相变压器，体积庞大，成本高昂。采用多相发电机可以去掉移相变压器。二是常规三相电机无法实现变流器的串联，需要变压器，提供隔离电源。多相永磁同步发电机可以方便实现电力电子变流器的串联多重化，举高电压，提高效率，实现无升压变压器的技术方案。多相高压永磁同步发电机与传统高压电机以及 ABB 公司新推出的“windformer”高压电

导弹电动舵机控制系统设计

计算机测量与控制．２０２１．２９（１１）　犆狅犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾　·１１６　·收稿日期：２０２１０８１１；　修回日期：２０２１１０１７。

作者简介：王世涛（１９７９），男，山东临沂人，博士，高级工程师，主要从事导弹控制与攻防对抗技术方向的研究。

通讯作者：董海迪（１９８８），男，湖北武汉人，博士，讲师，主要从事导弹测试、故障诊断及性能评价方向的研究。

引用格式：王世涛，董海迪．导弹电动舵机控制系统设计［Ｊ］．计算机测量与控制，２０２１，２９（１１）：１１６１２１，１４７．文章编号：１６７１４５９８（２０２１）１１０１１６０６　ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０２１．１１．０２１　中图分类号：ＴＰ１８文献标识码：Ａ导弹电动舵机控制系统设计王世涛１，董海迪２（１．中国人民解放军３１００２部队，北京　１００１６１；２．海军工程大学兵器工程学院，武汉　４３００３０）摘要：针对某型导弹现有电液伺服系统存在动态响应速度慢、结构复杂、可靠性差、使用维护困难等缺点，研究提出了一种以大功率无刷直流电机为控制对象的电流／位置／速度三闭环反馈控制系统设计方案；采用ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的组合工作模式，其中ＤＳＰ内部主控制程序实现系统初始化、三闭环控制算法和产生ＰＷＭ信号等功能，ＦＰＧＡ则实现各功能电路的时序逻辑控制；通过构建由模拟制导计算机、１５５３Ｂ总线通讯网络和舵机控制系统组成的测试系统，验证了三闭环电动舵机控制系统设计方案的可行性；实验结果表明，该导弹电动舵机控制系统最大负载扭矩为７５Ｎ·ｍ，满载角速度为２００°／ｓ，调节时间小于７０ｍｓ（±１０°阶跃信号），动态相移小于５％（２°，１Ｈｚ），具有输出力矩大、响应速度快、控制精度高、使用寿命长和可维护性好等优点。

关键词：电动舵机；无刷直流电机；原理样机；性能测试犇犲狊犻犵狀狅犳犆狅狀狋狉狅犾犛狔狊狋犲犿犳狅狉犕犻狊狊犻犾犲犈犾犲犮狋狉犻犮犃犮狋狌犪狋狅狉ＷＡＮＧＳｈｉｔａｏ１，ＤＯＮＧＨａｉｄｉ２（１．ＰＬＡｏｆ３１００２Ｕｎｉｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１６１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷｅａｐｏｎｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　４３００３３，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏ－ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｏｆａｃｅｒｔａｉｎｍｉｓｓｉｌｅ，ｓｕｃｈａｓｓｌｏｗｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｅｄ，ｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｏｏｒｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔ／ｐｏｓｉｔｉｏｎ／ｓｐｅｅｄｔｈｒｅｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｈｉｇｈｐｏｗｅｒｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｍｏｄｅｏｆＤＳＰａｎｄＦＰＧＡｗａｓａｄｏｐｔｅｄ．Ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｓｙｓｔｅｍｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｒｅｅｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄＰＷＭｓｉｇｎａｌｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅａｌｉｚｅｄｉｎｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｇｒａｍｏｆＤＳＰａｎｄｔｉｍｉｎｇｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｏｆｅａｃｈｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｉｒｃｕｉｔｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄｉｎＦＰＧＡ．Ｂｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇａｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｇｕｉｄａｎｃｅｃｏｍｐｕｔｅｒ，ａ１５５３Ｂｂｕｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋａｎｄａｓｔｅｅｒｉｎｇｇｅａｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｌｏｏｐｅｌｅｃｔｒｉｃｓｔｅｅｒｉｎｇｇｅａｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｌｏａｄｔｏｒｑｕｅｏｆｔｈｅｍｉｓｓｉｌｅｅｌｅｃｔｒｉｃｓｔｅｅｒｉｎｇｇｅａｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓ７５Ｎ·ｍ，ｔｈｅｆｕｌｌｌｏａｄａｎｇｕｌａｒｖｅｌｏｃｉｔｙｗａｓ２００°／ｓ，ｔｈｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｔｉｍｅｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎ７０ｍｓ（±１０°ｓｔｅｐｓｉｇｎａｌ），ａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎ５％（２°，１Ｈｚ）．Ｔｈｅｍｉｓｓｉｌｅｅｌｅｃｔｒｉｃｓｔｅｅｒｉｎｇｇｅａｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｗｎｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌａｒｇｅｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅ，ｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｅｄ，ｈｉｇｈｃｏｎｔｒｏｌａｃｃｕｒａｃｙ，ｌｏｎｇｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅａｎｄｇｏｏｄｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ．犓犲狔狑狅狉犱：ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｃｔｕａｔｏｒ；ｂｒｕｓｈｌｅｓｓｄｃｍｏｔｏｒ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔ０　引言导弹舵机伺服系统按照功率能源分为电动伺服舵机、气动伺服舵机和电液伺服舵机三类［１２］。

电动舵机双极性控制电流截止负反馈技术

中的电流冲击，节省硬件电路体积。关键词：软件电流截止负反馈；电流检测；电动舵机；双极性控制中图分类号：Ｍ３１Ｔ８文献标识码：Ａ文章编号：０４７１（０２０－０１０１０－０８２１）４０５－３
ＣｕｒｅｔＣｕｔｒｎ－ＯｆｇｔｖｅＦｅｄｃｉｎｅｔｏｃｎｉａｔｔｒｗｉｈｆＮｅａｉｅｂａｋＵｓｎｇｉＥｌｃｒｍｅｈａｃｉＡｃｕａｏｔＤｕａｌｒｔＣｏｒｌｌＰｏａｉｙｎｔｏ
的电流限制手段。此外，功率系统一般还要求控小
Ｏ引言
随着电传操纵系统的发展，电动舵机的应用越来越广泛。在小功率的电动舵机控制系统中，为提高系统的快速跟随性能，省去速度和电流环，系可将统设计为单一的位置闭环控制系统 … ，电动舵机但系统在过渡过程中电流冲击较大，仍需要加入必要
ＺＡＧＱｎ－ｈｏＭＡＲｉｑｎ，ＩＮＬａｇＷＮＧＷｉＨＮｉｃａ，ｕ— ｉｇＸＡＧＩＫｎ，Ａｅｇ（ｏｔｗｓｒｏｔｈｉａＵｉｒｔ，ｉｎ７０７，ｈｎ）ＮｒｅｔｎＰｌｅｎｃｌｎｅｓｙＸ１０２Ｃｉｈｅｙｃｖｉａａ
ＡｂｔａｔＡｃｏｄｎｅｃａａｔｓｃｆｌｔｍｅｈｎｃｃａｒＥｓｒｃ：ｃｒｉｇｔｔｈｒｃｅｔｓｏｅｒｃａｉａａｔｔ（ＭＡ）ｙｔｓｃｓｆｓｒｓｏｓｐｅ，ｏｈｉｒｉｅｃｏｌｕｏｓｓｍ，ｕｈａａｔｅｐｎｅｓｅｄｅ

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