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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
机电作动器（Electro-Mechanical Actuator，EMA）具有体积小、重量轻、易维护和生存率高等优点，是多电/全电飞机的关键设备之一。传统的EMA采用一个驱动控制器控制一个舵机的结构形式，舵机的每个余度由独立的控制器控制。随着余度管理功能由飞行控制计算机向EMA转移，以及未来飞机将由现在的单体式翼面向分体式翼面发展的趋势，出于提高性能、可靠性、功重比和智能化等方面的需求，需要一个EMA控制器完成对多个舵机的控制，并实现信号表决、故障检测、诊断和隔离等余度管理功能。控制器作为EMA的核心，对整个系统的性能起着至关重要的作用。本论文以新型架构的EMA控制器——智能电动舵机控制中心（Intelligent Electro-Mechanical Actuator Control Center，IEMACC）为主要研究对象，重点在控制器硬件架构、软件结构、EMA故障检测技术以及EMA故障诊断与定位技术等方面开展了相关研究工作。IEMACC能够实现多个舵机的驱动控制，具有余度管理和总线通讯等多种功能，能够满足多电/全电飞机的高性能、高可靠性、智能化的技术需求。论文的主要研究内容和工作成果体现在以下几个方面：（1） IEMACC硬件架构研究通过对EMA控制器的功能分析，在比较分析目前常用的电机控制架构的基础上，提出了一种基于浮点DSP和现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）的IEMACC用全数字控制器硬件架构。其中，浮点DSP作为主控制核心，完成控制算法、余度管理等功能；FPGA作为从控制核心，完成脉宽调制信号产生、总线通讯和信号处理等功能。采用浮点DSP大大提高了IEMACC的计算能力，可以实现复杂算法。FPGA的运用充分发挥了其“硬件电路软件实现”的特长，能够产生多个EMA需要的PWM信号。（2） IEMACC软件结构研究IEMACC需要完成控制算法、余度管理和总线通讯等功能，实时性要求很高。针对这一需求，采用嵌入式实时操作系统作为IEMACC的软件平台。在对常用的嵌入式实时操作系统进行比较分析的基础上，确定采用µC/OS-II作为系统软件。完成了µC/OS-II在IEMACC主控制核心TMS320VC33上的移植和测试。划分并创建了应用软件的任务，确定了任务的优先级和任务切换频率。（3） 基于模型的EMA故障检测技术研究在建立了EMA三种常见电气故障模型（匝间短路故障模型、功率管开路故障模型和相绕组开路故障模型）的基础上，对EMA的正常运行和故障情况，进行了仿真研究，详细分析了母线电流、速度和位置信号的变化规律，确定母线电流作为表征故障的特征信号，解决了基于模型的故障检测的关键技术题目。（4） EMA故障诊断和定位技术研究提出了一种基于小波变换和BP神经网络的EMA故障诊断和定位方法。其中，采用小波变换对母线电流进行处理，来提取EMA的运行特征向量，每组运行特征向量包括6个参数，分别对应6个导通状态下的母线电流波形特征；建立了树状BP神经网络，通过对特征参数样本的学习，实现了基于BP神经网络的EMA故障诊断和定位。（5） IEMACC原理样机研制和系统实验研究采用模块化开发方法完成了DSP程序和FPGA代码的设计，并进行了仿真验证。成功研制了基于32位浮点DSP TMS320VC33和FPGA EP2C8的IEMACC原理样机，以两台BLDCM为控制对象，进行了系统实验研究，验证了所提出的IEMACC功能的有效性。 |
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发表于 2022-8-31 11:06:04
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