[发明专利]一种飞行器电动伺服系统在线弱磁控制管理策略

说明书

本发明公开了一种飞行器电动伺服系统在线弱磁控制管理策略，采用飞行器上飞控信息深度融合的方式，预估舵面负载力矩和转速需求信息，根据此信息实现弱磁控制管理，将弱磁控制分档，模拟舵机系统的变传动比控制；根据档位不同，电动舵机采取相应的控制措施，可实现电机转速在相应工况下的最大化。本发明实现了一种在线管理策略，根据飞行器在轨信息实现弱磁控制分挡，从而实现弱磁控制。

技术领域

本发明涉及飞行器信息融合技术、电动伺服弱磁控制技术，尤其是一种飞行器电动伺服系统在线弱磁控制管理策略。

背景技术

目前飞行器具有飞行空域广、飞行时间长、飞行速度快等特点，对电动伺服机构提出大负载与高转速等需求，对于舵机的自身特性来说，快速的动态响应与大的输出力矩是衡量舵机性能的重要指标。而由于飞行器上能源功率的限制，大转矩与高转速是一对“矛盾”的指标。而转速与输出力矩又一定程度上反应出了电机的整体输出功率。为此，只有通过整体提高电机功率，才能同时实现“快速”和“大力”，而电机功率的提升也就意味着电机体积与重量的增大，这和轻质、小型化的目标是相违背的。因此，如何既能实现飞行器用舵系统轻质、小型化的发展需求，又能充分发挥舵系统性能，挖掘驱动电机的潜能，实现“快速”和“大力”的兼顾，一直是研究的一个热点方向。采用弱磁控制可解决大负载和高转速的矛盾需求，模拟“变传动比”的工作模式，以实现不同工况下性能的最大化。

当前，永磁同步电机矢量控制方案转矩分量与励磁分量解耦，连续控制，调速范围广，电机的过载能力强，起动速度大，逆变器开关频率恒定，电流波形正弦，转矩脉动小；采用位置-速度-电流三闭环控制，可以分别进行控制器设计，通过设计弱磁控制使电机恒功率运行，可以提高舵系统能源利用率。

飞行器在飞行过程中所面临的工况复杂，当飞行器在低空高速飞行、或者是中空高超声速飞行时(6-7马赫)，导弹面临大动压，对应的舵系统需要输出大的负载力矩以维持稳定飞行，此时气动效率高，操纵能力强，舵偏需求小，因此不需要大的舵偏角速度；相应的，在中高空或者低空低速飞行状态下，飞行动压小，操纵能力较弱，控制系统需要快速付出舵偏提高飞行器机动性，此时要求舵系统具有较大的舵偏速度，而对负载刚度的需求较小。因此，本发明提出一种飞行器电动伺服系统在线弱磁控制管理策略，根据飞行器上信息融合，在线管理弱磁控制分挡，从而根据实际飞行工况实现电动伺服系统的弱磁控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞行器电动伺服系统在线弱磁控制管理策略，根据飞行器上信息融合获取舵机负载信息，并结合舵偏差，实现在线管理弱磁分档，从而进行电动伺服系统的弱磁控制。

本发明的技术方案：一种飞行器电动伺服系统在线弱磁控制管理策略，其特征在于包括以下步骤：一、将弱磁控制分成多个档位；二、在离线状态下训练获取不同挡位下最优的直轴电流i_q与交轴电流i_d的大小；三、预估舵面负载力矩需求信息；四、确定弱磁控制挡位，并作为电动舵机的输入，根据离线训练获取的直轴电流i_q与交轴电流i_d的大小实现电动舵机的弱磁控制。

在步骤一中，负载信息折算到电机力矩T后划分大于等于额定力矩T₀以及小于额定力矩两段；将舵偏差e分为三段，阈值为e₁和e₂，如下式所示，将弱磁控制分为4挡：

在步骤三中，采用飞行器上导航计算机解算获取的攻角、马赫数等信息，以及电动伺服系统反馈的舵偏角信息，结合地面吹风试验获取的铰链力矩系数信息，在线融合获取下一个解算周期舵面的铰链力矩需求：

M_h＝m_hq_tS_tb_t