电动执行器伺服控制系统的研究

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1、中文摘要电动执行器是工业自动控制系统中重要的终端控制元件，对自动调节系统的安全运行、可靠性及调节品质的优劣有很大的影响。因而，对电动执行器的控制研究具有重要的意义。电动执行器的定位控制要求精度高、响应速度快并且没有超调、稳定性好、具有较强的稳态特性的鲁棒性，这就对控制方法提出了很高的要求。本文对永磁直流电动机构成的电动执行器的位置伺服控制进行了研究，提出了一种用于电动执行器的控制方法，旨在实现电动执行器的快速准确定位。模糊控制的设计不依赖被控对象的数学模型，但它缺乏系统的分析与设计方法；滑模控制的滑动模态对系统参数变化和负载扰动有着很强的鲁棒性，但滑动模态的抖振难以消除。由两者结合而成的模糊

2、滑模控制融合两者优点于一身：将模糊控制融入到滑模控制中，从而有效削弱其抖振；将滑模控制引入到模糊控制中，从而为模糊控制的设计与分析提供理论基础。本文对模糊滑模控制作了一定的理论分析并将之运用到电动执行器的控制中，设计了电动执行器位置伺服控制器，并经过了仿针研究证明其可行性。由于执行器采用直流永磁电机作为动力元件，因此需要可调的直流电源来进行控制策略的实施。本文研究了直流电机驱动电源的拓扑结构和控制方法。在尝试晶闸管移相控制和全控型开关器件直流斩波两种方案的基础上，采用了PWM控制的非隔离降压开关电源方案。它实现了适应80V-250V宽范围交流输入下的功率变换，使得系统在大范围输入的情况下都可

3、以正常工作并实现良好的控制性能。最后本文利用可编程逻辑门阵列(FPGA)完成电动执行器专用控制器的设计，给出了系统的总体方案。关键词：电动执行器位置伺服模糊滑模控制PWM控制功率变换器ABSTRACTAsmostimportantexecutivecomponent，electricactuatorhashugeimpacttothesafeoperation，reliabilityandmodulatingcharacter．Sothereisgreatvaluetostudythecontrolmethodofelectricactuator．Highrequirementhasbeen

4、settocontrolmethodduetothehilghpreciselevel，fastresponsivespeedwithoutovershoot，goodstabilityandgoodrobustcharacterofsteadystate．·’PositionselTocontroloftheelectricactuatormadeupofpermanentmagnetDCmotorhasbeenstudied，andacontrolmethodusedinelectricactuatorhasbeenproposedtoachievetheaimoffastandprec

5、isepositioningoftheelectricactuator．Designoffuzzycontrollerdoesnotdependonthemathematicalmodeloftheobject，butthereislackofmethodofanalysisanddesignmethod；slide-modecontrolhasgoodrobustcharactertosystemparameterschangeandloaddisturbance，butthedithenngofslide—modeishardtoeliminate．Fuzzyslide—modecont

6、rolwhichisintegratedbythetwomethodshasadvantagesofthemboth．FuzzycontrolWascombinedtoslide-modecontroltoreduceitsdithering，andslide-modecontrolWascombinedtofuzzycontroltoprovidetheoreticalfoundationofdesignandanalysisforit．Sometheoreticalanalysisoffuzzyslide—modecontrolhasbeendoneandhasbeenusedinele

7、ctricactuatorcontrol，thedesignofpositionS豇'VOcontrolsystemhasbeensimulatedandprovedforitsfeasibility．BecausepermanentmagnetDCmotorisused嬲dynamiccomponentofactuator,adjustableDCpowerisneededtoimplementcontro