大功率電動運動控制的最新進展以及將混合動力電動驅動引入戰(zhàn)斗車輛可以說應該在戰(zhàn)鬥機的反應速度,減少工作量,可靠性和顯著功率密度的10項技術中名列前茅。
地面戰(zhàn)車中的嵌入式技術通常被認為是傳感器和武器以及直接協(xié)助指揮官和機組人員完成任務的命令,控制和通信子系統(tǒng)。然而,除了這些備受矚目的計算密集型技術之外,現(xiàn)代戰(zhàn)車是一種非常復雜的機器,具有大量電機驅動的部件,例如炮塔,槍,艙口,風扇,泵,彈藥處理等。大功率電動運動控制的最新進展以及將混合動力電動驅動引入戰(zhàn)斗車輛可以說應該在戰(zhàn)鬥機的反應速度,減少工作量,可靠性和顯著功率密度的10項技術中名列前茅。
當今的大多數(shù)戰(zhàn)車都使用液壓系統(tǒng)來驅動其機械系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)通常在 3,000 至 5,000 psi 的壓力下運行,容易泄漏,難以維修和維護。此外,與未來將要取代它們的最新一代電機驅動子系統(tǒng)相比,液壓泵,管道和執(zhí)行器笨重而笨重。無論要執(zhí)行的功能是簡單的單軸操作(例如關閉艙口)還是更復雜的自動裝載機移動序列,所有閉環(huán)伺服系統(tǒng)都具有共同的控制要求,以改變扭矩,加速度,速度和位置,以實現(xiàn)其特定功能。這種伺服系統(tǒng)使用控制器/放大器將高壓直流(高達610 V)調制到一個或多個電機以產(chǎn)生所需的運動??刂破鲗⒕哂性S多輸入,例如模擬,旋轉變壓器或編碼器,以感測位置或速度以閉環(huán)。
現(xiàn)代戰(zhàn)車具有集成的電子學架構,支持駕駛和控制它們所需的所有功能。基于冗余以太網(wǎng)或 CANbus 架構,總線 vetronics 系統(tǒng)節(jié)省了大量必要的離散點對點布線。從外部照明到操縱車輛或旋轉炮塔的所有功能都將通過 vetronics 總線作為一系列命令傳輸?shù)脚c要執(zhí)行的功能相鄰的遠程控制器。與其他車輛功能一樣,電機控制器通過電子總線接收其命令。它們通常作為生產(chǎn)線可替換單元(RRU)實現(xiàn),除了處理后臺診斷和本地錯誤檢測外,還具有相當多的智能來執(zhí)行命令的伺服功能。
控制器有一系列類型,從一個 LRU 控制從一個到多個運動軸。對于自動裝填機等復雜設備,通過vetronics總線接收的命令將編排來自許多電機的一系列受控運動,例如,從分配器中選擇所需的彈藥類型,將其武裝起來,將其移動到位,然后將其裝載準備射擊。為了實現(xiàn)這種復雜程度,一些控制器是可編程的,它們在開發(fā)過程中使用建模和仿真工具(如 MATLAB 和 Simulink)創(chuàng)建其特定的功能集。
在地面戰(zhàn)車中,這些機械部件通常又大又重,需要大量的動力才能準確安全地移動和定位它們。由于車輛重量和尺寸是如此重要的參數(shù),因此必須根據(jù)伺服系統(tǒng)的重量和物理尺寸來權衡移動重型部件的功率需求??刂破魇且粋€關鍵元件,持續(xù)開發(fā)的目標是減輕控制器和電機的重量,功率和尺寸。這些努力的成功可以從表1中判斷,該表比較了典型電機控制器與傳導冷卻VMEbus電源模塊的物理尺寸和功率輸出。

這種功率密度水平超過了傳統(tǒng)空氣或傳導冷卻技術的容量,既需要對LRU及其組件進行嚴格的熱設計,也需要采用液體冷卻。這種冷卻形式用于柯蒂斯-賴特控制嵌入式計算(CWCEC)生產(chǎn)的一系列電機控制器。
對機械運動的精確控制可能不像協(xié)作的、聯(lián)網(wǎng)的命令和控制系統(tǒng)或合成孔徑雷達處理器的多個計算節(jié)點那樣迷人,但電機控制確實將其設計者和技術發(fā)揮到了極致。由于緊湊型電機控制器的這種發(fā)展,現(xiàn)代戰(zhàn)車的尺寸和重量將繼續(xù)減少。這將使它們成為更有效的平臺,攜帶更多的部隊有效載荷,指揮和控制系統(tǒng),傳感器,武器和自我保護系統(tǒng)。
審核編輯:郭婷
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