某型火炮伺服驱动器故障特征的仿真研究.pdf

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1、某型火炮伺服驱动器故障特征的仿真研究晏杰。等SimulationStudyontheFaultFeaturesofaCertainTypeofCannonServoDriver墨在向关敏赵霞(军械工程学院电气工程系，河北石家庄050003)摘要：为解决军械装备中伺服驱动器的保障维修难题，对某型火炮伺服驱动器的典型故障进行了研究。首先分析了伺服驱动器中逆变器的功率开关管开路和短路这两类典型故障，并给出了伺服驱动器在不同故障模态下所具有的故障特征；最后利用Matlab／Simulink对各类故障模态进行了建模与仿真，仿真结果证明了理论分析的正确性。该研究为实现该伺服驱动器的故障检测提供了一

2、种思路。关键词：伺服驱动器逆变器功率开关管故障特征Simulink建模仿真中图分类号：TM93文献标志码：AAbstract：Inordertosolvethedifficultproblemsinprotectionmaintenanceofservodriverinarmaments，someofthetypicalfaultsofacertaintypeofcannonservodriverareresearched．Twoofthetypicalfaults，i．e．，opencircuitandshortcircuitofthepowerswitchingtransistor

3、sininverterofservodriverareanalyzedtheoreticallyfirstly，andthefaultfeaturesoftheservodriverunderdifferentfailuremodesaregiven，differentcategoriesoffailuremodesaresimulatedandmodelingbyusingMatlab／Simulinklastly．Theresultsofsimulationverifythecorrectnessoftheoreticalanalysis，thustheideaforrealizi

4、ngfaultdetectionofservodriverisprovided．Keywords：ServodriverInverterPowertransistorFaultfeatureSimulinkModelingandsimulation0引言伺服驱动器是交流伺服驱动系统，它的驱动对象是交流方波同步电动机，即无刷直流电动机。由于伺服驱动器具有体积小、质量轻、调速方便、运行性能良好等优点‘1。，因此已越来越多地应用在武器装备高精度定位系统中。目前，伺服驱动器作为伺服系统的核心组成部分，它的广泛应用使得相应的故障检测方法变得日益重要。武器装备的特殊性更加要求伺服驱动器能够可靠运行

5、，因此需要对它的故障检测方法进行研究。本文基于对某型火炮伺服驱动器几种故障模态的理论分析和Simulink仿真，给出了它在不同故障模态下的故障特征信息，并据此提出了一种伺服驱动器在线故障检测的思路。1伺服驱动器仿真模型的建立伺服驱动器是一个自动调速系统，它用来调节电动机的转速。为提高系统的静差率、减小转速的扰动、同时提高系统反应的快速性和抗干扰能力，对采用转速和军内科研基金资助项目。修改稿收到日期：2011一12—20。第一作者晏杰(1988一)，男，现为军械工程学院电力电子与电力传动专业在读硕士研究生；主要从事武器装备电气系统故障诊断与检测方面的研究。《自动化仪表》第33卷第12期2

6、012年12月电流双闭环调速系统的某型火炮伺服驱动器进行了研究。调速系统的转速调节器和电流调节器均采用PI控制算法，采用三相六状态120。导通方式对无刷直流电动机进行控制，并采用PWM驱动方式实现对电动机转速的调节。调速系统的基本参数设置如表1所示。表1调速系统的基本参数Tab．1Basicparametersofgoverningsystem参数取值直流母线电压／V转速调节器比例系数转速调节器积分系数电流调节器比例系数电流调节器积分系数极对数相电感／mH相电阻／n反电动势系数／[V／(r·min。)]阻尼系数／(N·m·s)转动惯量／(kg·m2)1．1无刷直流电动机与逆变器模块无刷

7、直流电机本体采用Simulink／SimPowerSystems库中自带的模块即永磁同步电动机(permanentmagnetsynchronousmachine，PMSM)¨。。其反电动势波形设置为梯形。逆变器是由6个带有续流二极管的IGBT搭建而成的三相全桥逆变电路。13勰M86832o¨叭四100(m叭加某型火炮伺服驱动器故障特征的仿真研究晏杰，等1．2PWM生成模块PWM生成模块的原理是：将电流调节器的输出信号与一个固定频率的三角波进行