近些年来由于连续变焦等新型伺服控制技术在红外成像中的应用, 对于直线位置伺服控制系统的要求日益增高, 提高其控制速度与控制精度已经成为当前一个热门课题。在直流电机伺服控制系统中, 由于被控对象的非线性以及不确定性, 传统 PID(Proportion Integral Differential)控制在应对不同的工况变化时, 其参数调整不及时, 自适应能力差。针对这种情况, 本文提出一种智能 PID控制策略, 将前馈与模糊 PID结合起来形成复合智能控制, 通过仿真实验进行验证, 证明了此控制策略具有响应速度快、超调量小、自适应能力强的特点。为直流电机伺服控制系统的设计提供一定的参考。

为了更准确地预测磁悬浮控制力矩陀螺中高速电机工作时的温升, 需要计算电机绕组涡流损耗和对陀螺进行热分析。本文以最大角动量200 N·m·s, 额定转速12 000 r/min的磁悬浮控制力矩陀螺为研究对象, 首先分析了电机绕组涡流产生原理, 采用了一种解析法和有限元法结合的方法, 推导并计算了高速电机绕组涡流损耗。然后, 建立了陀螺三维有限元模型, 在已知陀螺各部件损耗的基础上进行了热分析, 得到了温度仿真分布。最后, 设计了陀螺样机温升实验进行验证。仿真分析得知高速电机定子温度最高, 定子绕组温度为40.3 ℃。温升实验测得电机定子温度为41.6 ℃, 与理论值误差为3.1%。这相比未考虑绕组涡流损耗时的热分析, 精度提高了3.7%。考虑了绕组涡流损耗的热分析预测温升更加准确, 这对于优化磁悬浮控制力矩陀螺的热设计有重要意义。

为了实现对无刷直流电机的精确控制, 设计了一种以高性能的数字信号处理器TMS320F28335为核心的调速控制系统。重点设计了系统的硬件部分, 对软件也做了相应的介绍并绘制了的流程图。该系统结构简单, 能有效的实现对无刷直流电机的调速控制。

针对一种小型无刷直流电机进行驱动电路设计, 首先分析无刷直流电机的工作原理, 其次论述基于DSP的无刷直流电机PWM调控相关器件的参数确认, 研制了驱动控制电路。通过对电路的调压、调频测试, 结果验证了所制作的驱动电路的电压、调频控制方案有效性和可行性。

为了实现机械相控阵列天线的波束扫描，采用微型直流电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位，研究了一种基于单片FPGA的多轴直流电机控制系统。采用IP设计思想，直流电机的位置控制用纯硬件逻辑电路的形式(直流电机控制IP核)实现，总线通信及轨迹计算由同一芯片上的微处理器(Nios II软核)软件实现，从而容易构建多轴直流电机控制的片上系统。利用Verilog硬件描述语言，设计了一种高性能直流电机控制IP核，并进行了仿真验证。为了验证该IP核的复用性，构建了一个56轴直流电机控制的片上系统。实验结果表明，此系统可对各个直流电机实现快速精确控制，每轴的运动相互独立，并且控制参数在线可编程，控制一致性满足系统设计要求。基于这种方式构建的系统，扩展方便、可移植性高、具有较好的适用性，已在某相控阵列天线中得到了应用。

基于视觉暂留原理, 提出一种新的线阵LED图文显示装置；将16个LED灯固定在一个木板上, 均匀排列在一条直线上, 驱动直流电机带动木板旋转, 当转速提高到一定的值时, 16个LED灯可形成一个稳定的圆平面, 通过程序控制面板上16个LED灯的亮灭时间, 可在圆平面上显示出不同的文字或图形；在设计中给出了硬件电路设计和软件流程, 并根据视觉暂留原理给出了显示算法；实验结果证明: 该方法可稳定的显示不同的字符和文字, 且无明显的漂移。

常规的姿控飞轮驱动电机的设计只能基于经验通过重复计算得到设计参数, 且无法得到最优参数。本文以磁路法和有限元法(FEM)为基础, 提出以驱动电机的有效径长比为核心的姿控飞轮驱动电机的设计方法。设计磁路时, 首先基于电机的等效电路建立径长比与表征电机性能的参数之间的计算模型, 然后采用拉普拉斯方程的有限元法计算气隙磁通密度和电感用于精确分析电机性能。采用该方法设计了一台5 Nms轮毂驱动型飞轮电机, 仿真分析了电磁转矩脉动和机械特性曲线。 结果显示其调节特性的理论计算值与试验值一致, 电磁结构的最大设计误差为2.9%。该方法适用于姿控飞轮驱动电机的设计, 且具有准确、简洁和快速的特点。

斩波器是热释电型热像仪的重要组成部份, 其平稳、匀速且按要求相位精确地运转, 关系到整机成像质量的好坏。提出了一种对热释电斩波器进行闭环控制的方法, 该方法的使用, 解决了斩波器的控制问题。