双余度无刷直流力矩电动机驱动控制器设计

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雅宝题库解析：
    直接驱动作动器（Direct Drive Actuator，DDA）是一种性能优越的机载作动器，采用电动机直接驱动阀芯的结构，克服了传统电液伺服作动器对油污染特别敏感、工作可靠性差和稳定性低等缺点；而且其结构简单、成本低、维护性好，易于实现系统的数字化控制和余度管理。对于数字电传控制系统来说，DDA是一种比较理想的方案。    DDA系统对位置控制精度和稳定性都有严格的要求，所以用于驱动DDA的伺服电动机系统是整个系统的核心部分，是保证整个系统控制性能和可靠性的重要环节。DDA系统包括DDV（Direct drive valve）位置伺服系统和作动筒位置伺服系统两部分，本文以DDA用双余度无刷直流力矩电动机系统为研究对象，对双余度无刷直流力矩电动机驱动控制、DDV位置伺服控制结构和控制算法以及作动筒位置伺服系统进行了研究。论文的主要工作内容和研究成果如下：  （1）以TI公司的32位高速浮点型DSP(TMS320VC33)和ALTERA公司的FPGA为核心完成了双余度无刷直流力矩电动机驱动控制器的硬件和软件设计，并制造了工程样机。  （2）对双余度无刷直流力矩电动机系统进行了仿真研究，对位置环/电流环和位置环/速度环两种双闭环系统进行了仿真。  （3）DDV位置伺服系统的研究中，针对系统存在未知液动力直接耦合到电机轴端的题目，提出了在位置环采用一种变系数PID控制算法。为了避免系统在分段点切换的过程中出现抖动现象，变系数PID将控制过程分为四段，而且各段的修正系数相差较小。  （4）在DDV位置环采用变系数PID控制算法的基础上，对位置环/电流环和位置环/速度环两种双闭环系统进行了研究。实验结果证明 位置环采用变系数PID控制算法时，两种双闭环系统都能够有效保证系统的稳定性能和响应精度，位置环/电流环双闭环系统的快速性能较好；位置环/速度环双闭环系统的负载适用性好，具有较强的鲁棒性。  （5）对DDA系统中的作动筒位置环进行了研究，为了解决作动筒位置环与DDV位置伺服系统之间的匹配题目，在作动筒位置环与DDV位置环之间安排了过渡过程，把作动筒位置环的输出信号逐步送给DDV位置伺服系统。实验结果表明，通过安排过渡过程，较好的解决了两个位置环之间的匹配题目。