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现代战争对军事装备的要求非常苛刻,主要有高精度、低风险和低伤亡等,无人机正是在这种背景下出现,并得到迅速发展的。同时电动舵机有体积小、重量轻、成本低、加工制造与维护方便等特点,非常适合于在无人机中使用,促使人们对以电动舵机为核心的飞行控制伺服系统进行了很多深入的研究,并成功应用到很多飞机中。 无人机的电动舵机系统是一个位置伺服系统,其作用是接收飞行控制系统的指令,并带动飞机舵面偏转,因此其性能直接影响着飞行控制系统的性能和飞机本体的特性。本文介绍了电动舵机的特性及其在航空航天领域的应用情况,并从位置伺服系统的基本组成入手,深入分析了电动舵机各组成部件的原理和作用,通过比较,筛选出适合于本系统的部件,完成了电动舵机伺服系统的方案设计, 作为电动舵机的核心,无刷直流电动机的性能决定了伺服系统的总体特性。本文采用有限元分析方法,对稀土永磁无刷电动机进行了结构建模、绕组分相和电磁动态仿真,得到无刷电动机的磁场分布情况,对电机的输出力矩进行了分析,并对漏磁系数进行了计算,这为设计出满足系统性能要求的高性能电机提供了保障。 本文从电机的基本电磁作用原理出发,结合设计方案中各部件的原理和作用,提出使用功能模块的方法对无刷电流电机及控制回路建立模型,并进行动态性能仿真。按照功能模块建模的方法,充分考虑了系统时变特性和电路换相的影响,可以对电动舵机模型进行准确的仿真,并且响应曲线直观明了,便于控制参数的设计,为飞行控制系统数字闭环提供了基础。