论文摘要：电液作动器用无刷直流电机控制系统设计及性能研究

未来飞机要求飞机液压系统朝着高压化、大功率、智能化、集成化等方向发展。然而，传统飞机液压作动系统的重量大，效率低等问题日益严重；另一方面，新型材料、新型电动机控制技术、微处理器技术和先进制造技术等的发展为研制飞机新型电液作动器创造了条件，使得电液作动器的研究具有重要的理论意义与实用价值。本课题对电液作动器用双绕组无刷直流电机控制系统进行了比较深入的探讨。主要工作内容如下：首先本文在分析双绕组无刷直流电机和定排量变转速型电液作动器的控制原理及数学模型的基础上，利用Matlab/simulink及其电力电子模块的强大建模功能，建立了双绕组无刷直流电机和电液作动器的整体仿真模型。整个系统采用模块化结构。通过仿真得到了与理论分析一致的仿真试验结果，较好地体现了数字控制系统特点，对于电液作动器控制的工程应用进行了有益的探索和尝试。其次介绍了控制系统软硬件的结构，原理及设计方法。其中硬件设计主要包括主功率电路设计和控制电路设计。主功率电路设计详细介绍了作为主功率驱动的智能功率模块IPM的结构、工作原理、控制方案以及外围辅助电路的设计，以及系统在大电压、大电流环境中系统的保护电路的设计；控制电路设计中，主要采用了高性能数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器CPLD作为核心控制单元，重点从器件的性能特点、使用方法以及同上位机通信等几个方面进行了阐述。在软件设计部分，根据电液作动器伺服控制的要求，采用由电流环、转速环和位置环组成的全数字三闭环控制系统，考虑到被控对象的非线性与时变性等因素，采用多模态PID算法。特别是在电流环设计上采用平均电流注入法，有效的解决了双绕组无刷直流电机电流不均衡的问题。通过软件程序和硬件电路的联合调试，完成了电液作动器伺服控制电流环、速度环、位置环伺服控制，并完成了电液作动器的控制器原理样机的研制。同时在原理样机上进行一系列的实验，给出了实验结果与分析。实验表明，所研制的原理样机，已经具备了电液作动器伺服控制系统的要求。

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