[发明专利]一种基于直线电机的机电作动器控制系统及控制方法在审

专利信息
申请号: 201410649707.5 申请日: 2014-11-14
公开(公告)号: CN105591587A 公开(公告)日: 2016-05-18
发明(设计)人: 赵元平;刘向;姚成法;赵东东;罗川;温改军 申请(专利权)人: 中国航空工业第六一八研究所
主分类号: H02P25/06 分类号: H02P25/06
代理公司: 中国航空专利中心 11008 代理人: 杜永保
地址: 710065 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 直线 电机 机电 作动器 控制系统 控制 方法
【说明书】:

技术领域

发明一种基于直线电机的机电作动器控制系统及控制方法涉 及直线电机数字控制系统及机电作动器设计领域,特别是涉及永磁同 步直线电机控制领域。

背景技术

随着多电飞机和全电飞机技术的迅速发展,对航空作动系统提出 了新的、更高的要求。航空用作动系统由原有的液压作动系统正超液 压、电动混合式作动系统和完全的电动作动系统发展,这对于传统的 滚珠丝杠为主要部件的机电作动器是一项巨大的挑战。尤其在大型无 人机、高速飞机和大型客机、运输机方面,多电化、全电化的趋势下, 大推力、高功率输出,高动态特性,高频响的机电作动器控制系统需 求被提出。

直线电机正由于其结构简单,无中间传动环节,直接与输出部件 相连等特点,作为一种新型的机电作动器结构有很大的发展潜力。传 统滚珠丝杠为主要部件的机电作动器结构复杂、传动环节多带来可靠 性、动态特性降低。直线电机控制系统本身作为一种特殊结构的电机 直接输出推力与功率,具有较高的可靠性与动态特性,尤其在大推力、 高精度、间隙要求严格的场合有很大优势。

发明内容

本发明的目的是:提出一种用于机电作动器的直线电机控制系 统,旨在改进目前传统结构机电作动器在结构复杂度和动态特性方面 的性能,使其作为控制系统的作动环节,具有更好的伺服特性。

本发明采取的技术方案为,一种基于直线电机的机电作动器控制 系统,所述机电作动器控制系统由直线电机1,光栅尺2,电源转换 板3,光栅解码模块4,数字控制器5,驱动器6组成;其中光栅尺2 安装于直线电机1预留安装空间;通过电源转换板3向光栅尺2、光 栅解码模块4、数字控制器5、驱动器6提供所需的各种电平;通过 光栅解码模块4接收光栅尺2输出的光栅信号用于位置反馈;数字控 制器5接收作动器位置指令、光栅解码模块4输出的位置反馈值和驱 动器6传回的电流检测,并结合保护信号和作动器位置指令向驱动器 6发送各IGBT管的开关指令,控制直线电机1按位置指令动作。

一种基于直线电机的机电作动器控制方法,具体控制步骤如下:

步骤1:安装光栅尺2尺带时,将直线电机1的磁极位置调至与 A相绕组重合处,对其读数头与尺带零位,安装尺带;

步骤2:数字控制器5进行上电初始化后,检测外部使能信号和 保护信号,当接收到使能后,跳出循环等待,进入下一步骤;

步骤3:数字控制器5读取作动器位置指令、光栅解码模块4输 出数值和驱动器6传回的电流检测值,进行位置环、速度环和电流环 控制率计算,得出电流指令;

步骤4:根据步骤2计算得到的电流指令根据PWM波产生策略发 出占空比信号送至驱动器6,控制各开关管导通、关断,为直线电机 1绕组供电,驱动作动器按照指令动作。

本发明具有的优点和有益效果:本发明是一种基于直线电机的机 电作动器控制系统和控制方法的设计。基于直线电机的机电作动器与 传统滚珠丝杠结构的机电作动器在结构上得到很大程度的简化,由直 线电机与固定、输出组件直接构成,而传统机电作动器包括电机、滚 珠丝杠副、齿轮系等多种主要部件,在一些对于间隙有较高要求的特 殊场合应用受到限制。另外,由于结构简单,基于直线电机的机电作 动器具有更高的动态特性,将有助于提高整个控制系统的伺服性能。

附图说明

图1是一种双边型永磁同步直线电机1定、动子结构图;

图2是一种基于直线电机1的机电作动器控制系统框图;

图3是一种基于直线电机1的机电作动器控制策略框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做详细说明,设计基于直线电机的 机电作动器控制系统。

本发明的工作原理为:将光栅尺2安装于直线电机1预留安装空 间;通过电源转换板3向光栅尺2、光栅解码模块4、数字控制器5、 驱动器6提供所需的各种电平;通过光栅解码模块4接收光栅尺2输 出的光栅信号用于位置反馈;数字控制器5接收作动器位置指令、光 栅解码模块4输出的位置反馈值和驱动器6传回的电流检测,并结合 保护信号和作动器位置指令向驱动器6发送各IGBT管的开关指令, 控制直线电机1按位置指令动作。

本发明具体控制步骤如下:

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