[發明專利]一種基于直線電機的機電作動器控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201410649707.5
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN105591587A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 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
• 主分類號: H02P25/06
• 分類號: H02P25/06
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明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。

背景技術

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。

發明內容

本發明的目的是：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。

本發明采取的技術方案為，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。

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1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PWM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 1繞組供電，驅動作動器按照指令動作。

本發明具有的優點和有益效果：本發明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1定、動子結構圖；

圖2是一種基于直線電機1的機電作動器控制系統框圖；

圖3是一種基于直線電機1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發明做詳細說明，設計基于直線電機的 機電作動器控制系統。

本發明的工作原理為：將光柵尺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。

本發明具體控制步驟如下：