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原文传递舵机模拟负载的研究

论文题名：	舵机模拟负载的研究
关键词：	舵机;模拟负载器;整流控制;PWM驱动;制动能量处理
摘要：	舵机是船舶和航天器上用于改变运行方向的重要部件,对其性能的测试尤为重要。舵机模拟负载是用来对舵机进行加载测试的,主要是模拟舵机在运动时受到的力或力矩,进而测试舵机在不同条件下的性能是否满足响应速度和控制精度要求。本文主要是通过对舵机模拟负载器的研究,建立了加载电机的模型,对电机的前端整流控制、电机的PWM驱动以及控制做了对比分析,并提出了电机制动能量的处理方法。　　首先,简单的介绍了舵机模拟负载器的发展情况以及其主要的组成部分,对它的核心部件——加载电机进行数学模型的建立,并针对各型电机的优缺点进行比对分析,最后通过推导得到由电压控制输出转矩的可行性,并用MATLAB仿真软件验证了系统的稳定性。基于直流电机设计PWM整流器,得到PWM整流器在不同坐标系下的数学模型。再通过对众多的控制算法进行比较后,选择直接功率控制来对整流器进行控制,并通过仿真验证算法的控制性能。然后为使电机能进行四象限运行,设计并使用PWM驱动器对电机进行控制。针对不同的PWM驱动信号,控制电路的性能也不尽相同。对比几种驱动模式的优缺点,选择相应的驱动信号并进行仿真。　　最后,针对因电机制动时制动能量无法得到有效快速的处理而产生的电容电压升高等一系列问题,设计通过大电阻对制动能量进行消耗的耗散型结构。但是由于大电阻的存在,使得能量无法进行有效的利用,降低了效率,同时还需要考虑电阻的散热安全等问题。为解决这一问题,使用电流互感器代替原来的耗散电阻,并通过有源前端变换器把能量返还给网络,形成新的回馈型结构。这不仅能增加能量的利用率,同时还可以省去电阻,使系统的体积更小。由于系统是被动式转矩伺服系统,因此分别对无扰动和有扰动的情况进行了分析并用软件进行了仿真。
作者：	魏燊
专业：	电路与系统
导师：	王宇野
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文