本發明專利技術為一種基于直線電機的機電作動器控制系統及控制方法，涉及直線電機控制系統和機電作動器設計領域。所述一種基于直線電機的機電作動器控制系統由直線電機，光柵，電源轉換板，光柵解碼模塊，數字控制器，驅動器組成；在數字控制器主程序中采集光柵解碼模塊輸出的位置反饋、外部輸入的作動器位置指令和驅動器電流檢測進行控制率運算，得出驅動器各開關管開通、關斷信號，送至驅動器驅動直線電機作動。本發明專利技術較使用傳統滾珠絲杠結構的機電作動器簡化了結構，精簡了部件，對應用于大推力、高動態的直線作動場合，具有更好的作動特性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及直線電機數字控制系統及機電作動器設計領域，特別是涉及永磁同步直線電機控制領域。
技術介紹
隨著多電飛機和全電飛機技術的迅速發展，對航空作動系統提出了新的、更高的要求。航空用作動系統由原有的液壓作動系統正超液壓、電動混合式作動系統和完全的電動作動系統發展，這對于傳統的滾珠絲杠為主要部件的機電作動器是一項巨大的挑戰。尤其在大型無人機、高速飛機和大型客機、運輸機方面，多電化、全電化的趨勢下，大推力、高功率輸出，高動態特性，高頻響的機電作動器控制系統需求被提出。直線電機正由于其結構簡單，無中間傳動環節，直接與輸出部件相連等特點，作為一種新型的機電作動器結構有很大的發展潛力。傳統滾珠絲杠為主要部件的機電作動器結構復雜、傳動環節多帶來可靠性、動態特性降低。直線電機控制系統本身作為一種特殊結構的電機直接輸出推力與功率，具有較高的可靠性與動態特性，尤其在大推力、高精度、間隙要求嚴格的場合有很大優勢。
技術實現思路
本專利技術的目的是:提出一種用于機電作動器的直線電機控制系統，旨在改進目前傳統結構機電作動器在結構復雜度和動態特性方面的性能，使其作為控制系統的作動環節，具有更好的伺服特性。本專利技術米取的技術方案為，一種基于直線電機的機電作動器控制系統，所述機電作動器控制系統由直線電機I，光柵尺2，電源轉換板3，光柵解碼模塊4，數字控制器5，驅動器6組成；其中光柵尺2安裝于直線電機I預留安裝空間；通過電源轉換板3向光柵尺2、光柵解碼模塊4、數字控制器5、驅動器6提供所需的各種電平；通過光柵解碼模塊4接收光柵尺2輸出的光柵信號用于位置反饋；數字控制器5接收作動器位置指令、光柵解碼模塊4輸出的位置反饋值和驅動器6傳回的電流檢測，并結合保護信號和作動器位置指令向驅動器6發送各IGBT管的開關指令，控制直線電機I按位置指令動作。一種基于直線電機的機電作動器控制方法，具體控制步驟如下:步驟1:安裝光柵尺2尺帶時，將直線電機I的磁極位置調至與A相繞組重合處，對其讀數頭與尺帶零位，安裝尺帶；步驟2:數字控制器5進行上電初始化后，檢測外部使能信號和保護信號，當接收到使能后，跳出循環等待，進入下一步驟；步驟3:數字控制器5讀取作動器位置指令、光柵解碼模塊4輸出數值和驅動器6傳回的電流檢測值，進行位置環、速度環和電流環控制率計算，得出電流指令；步驟4:根據步驟2計算得到的電流指令根據PffM波產生策略發出占空比信號送至驅動器6，控制各開關管導通、關斷，為直線電機I繞組供電，驅動作動器按照指令動作。本專利技術具有的優點和有益效果:本專利技術是一種基于直線電機的機電作動器控制系統和控制方法的設計。基于直線電機的機電作動器與傳統滾珠絲杠結構的機電作動器在結構上得到很大程度的簡化，由直線電機與固定、輸出組件直接構成，而傳統機電作動器包括電機、滾珠絲杠副、齒輪系等多種主要部件，在一些對于間隙有較高要求的特殊場合應用受到限制。另外，由于結構簡單，基于直線電機的機電作動器具有更高的動態特性，將有助于提高整個控制系統的伺服性能。【附圖說明】圖1是一種雙邊型永磁同步直線電機I定、動子結構圖；圖2是一種基于直線電機I的機電作動器控制系統框圖；圖3是一種基于直線電機I的機電作動器控制策略框圖。【具體實施方式】下面結合說明書附圖對本專利技術做詳細說明，設計基于直線電機的機電作動器控制系統。本專利技術的工作原理為:將光柵尺2安裝于直線電機I預留安裝空間；通過電源轉換板3向光柵尺2、光柵解碼模塊4、數字控制器5、驅動器6提供所需的各種電平；通過光柵解碼模塊4接收光柵尺2輸出的光柵信號用于位置反饋；數字控制器5接收作動器位置指令、光柵解碼模塊4輸出的位置反饋值和驅動器6傳回的電流檢測，并結合保護信號和作動器位置指令向驅動器6發送各IGBT管的開關指令，控制直線電機I按位置指令動作。本專利技術具體控制步驟如下:步驟1:安裝光柵尺2尺帶時，將直線電機I的磁極位置調至與A相繞組重合處，對其讀數頭與尺帶零位，安裝尺帶；步驟2:數字控制器5進行上電初始化后，檢測外部使能信號和保護信號，當接收到使能后，跳出循環等待，進入下一步驟；步驟3:數字控制器5讀取作動器位置指令、光柵解碼模塊4輸出數值和驅動器6傳回的電流檢測值，進行位置環、速度環和電流環控制率計算，得出電流指令；步驟4:根據步驟2計算得到的電流指令根據PffM波產生策略發出占空比信號送至驅動器6，控制各開關管導通、關斷，為直線電機I繞組供電，驅動作動器按照指令動作。實施例如圖1所示，將直線電機I的磁極位置調至與A相繞組重合處，將光柵尺2安裝于直線電機I的光柵尺安裝預留空間10 ；如圖2所示，將直線電機1，光柵尺2，電源轉換板3，光柵解碼模塊4，數字控制器5，驅動器6按圖2連接；如圖3所示，根據作動器位置指令和光柵解碼模塊3提供的位置反饋進行位置環控制率計算，結果送入速度環進行速度環控制率計算，結果送入電流環參與電流環控制率計算，電流環運算結果進入SVPffM波形發生器產生輸出給驅動器6的波形；驅動器6按照數字控制器5發送的波形向直線電機三相繞組供電，驅動直線電機動作，使機電作動器跟蹤作動器位置指令。本專利技術是一種基于直線電機的機電作動器控制系統和控制方法的設計。基于直線電機的機電作動器與傳統滾珠絲杠結構的機電作動器在結構上得到很大程度的簡化，由直線電機與固定、輸出組件直接構成，而傳統機電作動器包括電機、滾珠絲杠副、齒輪系等多種主要部件，在一些對于間隙有較高要求的特殊場合應用受到限制。另外，由于結構簡單，基于直線電機的機電作動器具有更高的動態特性，將有助于提高整個控制系統的伺服性倉泛。【主權項】1.一種基于直線電機的機電作動器控制系統，其特征在于，所述機電作動器控制系統由直線電機(1)，光柵尺(2)，電源轉換板(3)，光柵解碼模塊(4)，數字控制器(5)，驅動器(6)組成；其中光柵尺(2)安裝于直線電機(I)預留安裝空間；通過電源轉換板(3)向光柵尺(2)、光柵解碼模塊(4)、數字控制器(5)、驅動器(6)提供所需的各種電平；通過光柵解碼模塊(4)接收光柵尺(2)輸出的光柵信號用于位置反饋；數字控制器(5)接收作動器位置指令、光柵解碼模塊(4)輸出的位置反饋值和驅動器(6)傳回的電流檢測，并結合保護信號和作動器位置指令向驅動器(6)發送各IGBT管的開關指令，控制直線電機(I)按位置指令動作。2.一種基于直線電機的機電作動器控制系統的控制方法，其特征在于，具體控制步驟如下: 步驟1:安裝光柵尺(2)尺帶時，將直線電機(I)的磁極位置調至與A相繞組重合處，對其讀數頭與尺帶零位，安裝尺帶； 步驟2:數字控制器(5)進行上電初始化后，檢測外部使能信號和保護信號，當接收到使能后，跳出循環等待，進入下一步驟； 步驟3:數字控制器(5)讀取作動器位置指令、光柵解碼模塊(4)輸出數值和驅動器(6)傳回的電流檢測值，進行位置環、速度環和電流環控制率計算，得出電流指令； 步驟4:根據步驟2計算得到的電流指令根據PffM波產生策略發出占空比信號送至驅動器(6)，控制各開關管導通、關斷，為直線電機(I)繞組供電，驅動作動器按照指令動作。【專利摘要】本專利技術為，涉及直線電機控制系統和機電作動器設計領域。所述一種基于直線電機的機電作動器控制系本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于直線電機的機電作動器控制系統，其特征在于，所述機電作動器控制系統由直線電機(1)，光柵尺(2)，電源轉換板(3)，光柵解碼模塊(4)，數字控制器(5)，驅動器(6)組成；其中光柵尺(2)安裝于直線電機(1)預留安裝空間；通過電源轉換板(3)向光柵尺(2)、光柵解碼模塊(4)、數字控制器(5)、驅動器(6)提供所需的各種電平；通過光柵解碼模塊(4)接收光柵尺(2)輸出的光柵信號用于位置反饋；數字控制器(5)接收作動器位置指令、光柵解碼模塊(4)輸出的位置反饋值和驅動器(6)傳回的電流檢測，并結合保護信號和作動器位置指令向驅動器(6)發送各IGBT管的開關指令，控制直線電機(1)按位置指令動作。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙元平，劉向，姚成法，趙東東，羅川，溫改軍，
申請(專利權)人：中國航空工業第六一八研究所，
類型：發明
國別省市：陜西;61
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