EMA/EHA 作动器控制研究解决方案

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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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