浅论舵机飞行器电动舵机设计与结论

论文导读：
摘要：电动舵机系统是一种复杂的机电一体化系统，同时也是一种高精度的位置伺服系统，对飞行器的姿态制约具有重要影响。随着科学技术的不断进展，先进空空导弹广泛采取速度快、精度高、功率重量比大、可靠性可维护性好的全数字化伺服舵机系统。为满足先进中远程空空导弹高性能伺服舵机系统的要求，本论文设计了一种基于永磁同步电动机（PM）的伺服电动舵机，并对舵机的总体结构和制约对策分别进行了设计和探讨。针对未来空空导弹倾斜转弯制约（BTT）技术的要求，设计的电动舵机综合了气动力制约和推力矢量制约，且推力矢量喷口可直接产生弹体滚转力矩。与无刷直流电动机相比，永磁同步电动机更适合作为高精度位置伺服系统的动力源。在讨论负载铰链力矩影响基础上浅析了舵回路的构成，然后建立了PM的数学模型并探讨其矢量制约方式，并基于极坐标系探讨一种新的矢量制约策略。为进一步减小舵机重量、提升其可靠性，采取无传感器技术，并设计了基于平方根容积卡尔曼滤波器（SCKF）的转速/位置观测器。基于MATLAB/Simupnk仿真平台建立了集SVPWM、PM以及SCKF观测器的电动舵机仿真模型，对所提出的设计案例进行了仿真验证与探讨。关键词：飞行器论文电动舵机论文PM论文矢量制约论文
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ABSTRACT4-8
第一章 绪论8-18

1.1 课题探讨背景及作用8-10

1.2 电动舵机的工作原理及探讨近况10-12

1.2.1 电动舵机的结构和工作原理10

1.2.2 电动舵机的探讨情况10-12

1.3 永磁同步电动机及其制约技术12-16

1.3.1 永磁同步电动机特点及分类12

1.3.2 PM典型制约方式12-14

1.3.3 无传感器PM制约技术14-16

1.4 舵机系统设计一般要求16-17

1.5 课题的主要探讨内容17-18

第二章 电动舵机的总体设计18-31

2.1 引言18

2.2 空空导弹的飞行方式和特点18-20

2.3 电动舵机的结构设计及工作原理20-23

2.4 负载特性及其对电动舵机性能的影响23-26

2.4.1 舵面的负载特性23-24

2.4.2 铰链力矩对舵机工作的影响24-26

2.5 舵回路设计26-29

2.6 舵面锁制器设计29-30

2.7 本章小结30-31

第三章 永磁同步电动机的数学模型及矢量制约31-42

3.1 引言31

3.2 坐标变换31-33

3.3 永磁同步电动机数学模型33-37

3.1 PM在定子静止两相坐标系下的磁链方程和电压方程35-36

3.2 PM在转子两相旋转坐标系下的磁链方程和电压方程36

3.3 PM转矩方程和运动方程36-37

3.4 PM状态方程37

3.4 PM的矢量制约37-41

3.4.1 传统矢量制约方式37-38

3.4.2 基于极坐标系的矢量制约方式38-41

3.5 本章小结41-42

第四章 基于SCKF的永磁同步电动机状态观测42-51

4.0 引言42

4.1 非线性状态估计论述及新进展42-44

4.2 容积卡尔曼滤波原理44-46

4.3 标准容积卡尔曼滤波算法46-48

4.4 平方根容积卡尔曼估计器设计48-50

4.5 PM转子初始位置确定50

4.6 本章小结50-51

第五章 电动舵机仿真及探讨51-60

5.1 引言51

5.2 带转速/位置传感器电动舵机仿真模型的建立与仿真51-56

5.3 带SCKF估计器的电动舵机仿真模型的建立与仿真56-59

5.4 本章小结59-60

第六章 总结与展望60-62
参考文献62-66
致谢66-67
攻读学位期间发表的学术论文和申请专利67-69