推力矢量控制電動伺服機構的雙模控制研究①

崔業兵，鞠玉濤，鄭 健，顧衛鋼

(1.南京理工大學機械工程學院，南京 210094;2.南京傅立葉電子技術有限公司，南京 210094)

0 引言

隨著全電化傳動系統概念的提出，電動伺服機構成為推力矢量控制系統研究的熱點，越來越多的高性能電動伺服機構在小型無人飛行器和導彈得到應用［1－3］。目前，主要采用高速無刷直流電機作為伺服機構的驅動電機，其功率密度大、體積小，能耐受高低溫，但其損耗密度大會導致電機的溫升較高［4－5］;另外，推力矢量控制系統大部分時間工作于真空、高溫、振動、高速運行環境下，這種環境會帶來電氣間隙和外絕緣強度降低，以及電暈腐蝕等嚴重負面影響，導致霍爾元件這一類位置傳感器安裝在電機內部時往往無法正常工作。所以，采用單一的有位置傳感器的控制方式并不能滿足航天器對伺服機構的基本要求，也不符合控制系統冗余設計的要求［6］。因此，在電動伺服機構中，很有必要采用無位置傳感器控制方式。目前，在空調和紡織機械行業開始采用無位置傳感器控制方法，可減少故障率、節約成本和減小安裝體積。無位置傳感器無刷直流電動機的控制方法有反電勢法、電感法、狀態觀測器法、電動機方程計算法和人工神經網絡法等，而使用較多的是利用電機反電勢過零點獲取轉子位置信息的反電勢法［7－9］。

本文為搭建的推力矢量控制電動伺服機構設計了一種基于有無位置傳感器的雙模控制器。在正常狀態下，伺服機構采用有位置傳感器控制模式進行工作，一旦位置傳感器不能正常工作或損壞，控制器會自動平滑切換到無位置傳感器控制模式。……