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EMA/EHA 作动器控制研究解决方案

恒润科技  发表于 2019/3/25 10:06:41      139 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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概述

        随着未来飞机向高机动性、超高音速及大功率方向的发展,要求机载作动系统具有更高的性能,传统机载系统中快速响应与高效率之间的矛盾更加突出。同时,飞控系统正在向功率电传方向发展。随着电动机技术、材料技术、控制学和精密制造学等的发展,电作动系统得到了极大的发展,未来将成为主要的机载作动系统。

        润科通用电力作动系统包括电动静液作动器(EHA)和机电作动器(EMA)两大类。设计和开发满足机载设备高性能要求的EHA 和EMA 是一个非常复杂工程。采用基于模型的设计方法和实时仿真技术,对机载电作动系统进行快速原型设计,提高研发效率和成本。


解决方案
? 总体方案
        润科通用EHA/EMA 半实物仿真平台的总体架构如下图所示:



        仿真平台主要由以下几大部分组成:
    ? 实时仿真系统
        采用润科通用研发的控制系统开发及测试平台——HiGale:
        ?实现控制策略高达20kHz的仿真频率,满足作动系统高实时性控制要求
        ?能与 Matlab/Simulink 建模软件无缝兼容,且从代码生成到实验管理拥有完整的工具链支撑,整个开发过程不需要编写代码,易于使用

    ? 专用 IO 板卡
        系统配有电机控制卡、LVDT 解调卡和模拟量采集卡等,用于控制型号发生及被控对象传感器信号采集
        ?电机控制卡具有电机控制所需的常用外围接口,可以用于电机控制和控制快速原型(RCP)开发应用。提供丰富的外围接口,可以测量电流、电压信号,输出PWM 控制信号,并支持常用速度/位置传感器的信号解算,包括旋变传感器、增量/ 霍尔解码器等信号。PWM 输出信号具有死区控制逻辑,可为电机驱动装置提供合适的控制信号
        ?LVDT解调卡,用于作动器直线位移传感器信号的采集,并反馈给模型,形成位置闭环控制

    ? 高安全性的驱动单元设计
        功率驱动单元的安全性是EMA/EHA 控制研究的关键。
        ?本系统选用IPM(智能功率模块)驱动电机。它与以往IGBT 模块及驱动电路的组件相比具有更高的保护性能,内部嵌有过温、过流、过压等保护
        ?驱动电路硬件保护,根据IPM的报警信号反馈,驱动板会自动使能或封锁PWM 的输出信号,从而达到保护的作用

? 主要功能
    ? 为 EMA/EHA 设备提供控制信号,并对其反馈信号进行实时采集、解算
    ? 提供实时的仿真环境,并在仿真过程具有在线监控、调参和数据记录功能
    ? 提供高安全性的电机驱动功能,能够满足 kW 级大功率输出需求

? 主要特点
    ? 专业内通用接口:带死区时间设置的 PWM 发生、模拟量输出及采集、增量编码器采集、Hall 传感器采集、旋转编码器采集
    ? 在开发过程中,实现了硬件和控制算法的解耦,独立测试
    ? 在线调参,提高了控制参数寻优的效率
    ? 系统丰富的硬件接口资源,让开发者更专注与控制算法研究,而不被硬件资源所束缚



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