本發(fā)明涉及航空相機(jī)成像控制，具體提供一種雙三相永磁同步力矩電機(jī)的同步控制方法及航空相機(jī)。

背景技術(shù)：

1、信息化條件下的復(fù)雜場景作戰(zhàn)中，對目標(biāo)區(qū)域及特定目標(biāo)群的全天候、高性能快速偵察及目標(biāo)定位能力，是掌握戰(zhàn)場主動、把握有利戰(zhàn)機(jī)、奪取戰(zhàn)爭勝利的重要保障。航空相機(jī)偵察具有機(jī)動靈活、獲取信息快、時效性強(qiáng)等特點(diǎn)，是保障現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中取得勝利的關(guān)鍵因素之一。近年來，隨著全球局部化沖突戰(zhàn)爭多發(fā)和持續(xù)拉鋸，無人機(jī)偵察和打擊作用效能日益凸顯，航空相機(jī)作為關(guān)鍵光電載荷，結(jié)構(gòu)上逐漸向輕量小型化方向發(fā)展，功能向廣域搜索、區(qū)域監(jiān)視、目標(biāo)跟蹤和測距等多種功能綜合方向發(fā)展，從而以高性能低成本優(yōu)勢在戰(zhàn)時進(jìn)入戰(zhàn)區(qū)執(zhí)行快速抵近、偵察、毀傷等高風(fēng)險任務(wù)。

2、航空相機(jī)多以兩軸兩框架結(jié)構(gòu)為主，傳統(tǒng)航空相機(jī)外框架作為主掃描軸，用于控制和穩(wěn)定掃描頭反射鏡的俯角方向，帶動光學(xué)視軸沿垂直于載機(jī)航向方向擺掃運(yùn)動，內(nèi)框架作為從動軸，用于控制和穩(wěn)定掃描頭反射鏡的方位方向，帶動光學(xué)視軸沿著載機(jī)航向方向運(yùn)動，在曝光期間進(jìn)行像移補(bǔ)償。傳統(tǒng)航空相機(jī)窗口視場十分有限，內(nèi)框架功能也相對單一，僅能實(shí)現(xiàn)垂直于載機(jī)航向方向目標(biāo)區(qū)域偵察，無法對感興趣區(qū)域進(jìn)行快速偵察，十分依賴于載機(jī)的機(jī)動能力。

3、隨著快速反射鏡像移補(bǔ)償技術(shù)的迅速發(fā)展與應(yīng)用，其作為二級穩(wěn)像系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)像移補(bǔ)償，能夠有效地將航空相機(jī)內(nèi)框架解放出來，使內(nèi)框架不再從動于外框架，而是實(shí)現(xiàn)與外框架地位相等的掃描功能，內(nèi)外框架復(fù)合運(yùn)動可以實(shí)現(xiàn)光軸的更大范圍靈活指向，不再僅僅局限于垂直于載機(jī)航向，也使得航空相機(jī)動態(tài)成像不完全依賴載機(jī)的機(jī)動能力，從而實(shí)現(xiàn)航空相機(jī)快速廣域搜索、區(qū)域監(jiān)視、目標(biāo)跟蹤和激光測距等多種功能。

4、為了滿足航空相機(jī)多功能輕量化設(shè)計需求，可以將航空相機(jī)設(shè)計成兩軸光電吊艙的形式。事實(shí)上，傳統(tǒng)光電吊艙主要用途是指向和目標(biāo)跟蹤，框架雖然可以實(shí)現(xiàn)大范圍指向，但是其框架運(yùn)動過程是相對較慢的，內(nèi)框架單電機(jī)即可滿足使用要求。而要實(shí)現(xiàn)兼具傳統(tǒng)航空相機(jī)目標(biāo)偵察功能，尤其實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域快速機(jī)動偵察，需要調(diào)動內(nèi)外框架大范圍機(jī)動指向，這勢必對內(nèi)框架驅(qū)動能力要求更高，然而，形如光電吊艙式的輕量小型化航空相機(jī)，其內(nèi)框架軸系兩側(cè)供安裝電機(jī)的空間結(jié)構(gòu)尺寸是十分有限的，單側(cè)一個電機(jī)方案已無法滿足使用要求。

5、因此，在內(nèi)框架有限空間結(jié)構(gòu)尺寸限制下，提高內(nèi)框架運(yùn)動性能，是實(shí)現(xiàn)此類輕量化多功能航空相機(jī)廣域搜索、區(qū)域監(jiān)視和目標(biāo)跟蹤效率的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決上述問題，提供了一種雙三相永磁同步力矩電機(jī)的同步控制方法及航空相機(jī)，能夠使內(nèi)框架獲得更大的驅(qū)動力矩，從而提升了內(nèi)框架運(yùn)動機(jī)動性能，解決了輕量小型化航空相機(jī)內(nèi)框架受結(jié)構(gòu)空間尺寸限制而僅采用單電機(jī)驅(qū)動能力不足的問題，使得航空相機(jī)動態(tài)成像不完全依賴載機(jī)的機(jī)動能力，從而實(shí)現(xiàn)航空相機(jī)快速廣域搜索、區(qū)域監(jiān)視、目標(biāo)跟蹤和激光測距等多種功能。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種雙三相永磁同步力矩電機(jī)的同步控制方法，包括：

3、第一三相永磁同步力矩電機(jī)和第二三相永磁同步力矩電機(jī)分別安裝在航空相機(jī)內(nèi)框架的轉(zhuǎn)軸系兩側(cè)；

4、將所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)進(jìn)行電性串聯(lián)；

5、采用同步驅(qū)動法驅(qū)動所述電性串聯(lián)的所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)；

6、利用轉(zhuǎn)子磁極定向的電壓矢量同步控制法對所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)在所述航空相機(jī)內(nèi)框架的位置或速度進(jìn)行控制。

7、作為一種優(yōu)選的方案，所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和第二三相永磁同步力矩電機(jī)分別安裝在航空相機(jī)內(nèi)框架的轉(zhuǎn)軸系兩側(cè)，包括：

8、將所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)背靠背分別安裝在所述航空相機(jī)內(nèi)框架的旋轉(zhuǎn)軸系兩側(cè)，所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)的定子相位零點(diǎn)具有相同的機(jī)械角度。

9、作為一種優(yōu)選的方案，所述將所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)進(jìn)行電性串聯(lián)，包括：

10、所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)在電氣上采用串聯(lián)連接；

11、所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)的定子按三相繞組引出六根線u1、v1、w1和a1、b1、c1，其中u1和a1為同繞組首尾端，v1和b1為同繞組首尾端，w1和c1為同繞組首尾端；

12、所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)的定子同樣按三相繞組引出六根線u2、v2、w2和a2、b2、c2，其中u2和a2為同繞組首尾端，v2和b2為同繞組首尾端，w2和c2為同繞組首尾端；

13、所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)按串聯(lián)方式連接，形成一個電機(jī)整體mo，并引出三根電源線uo、vo、wo，分別連接所述u1、v1、w1。

14、作為一種優(yōu)選的方案，所述串聯(lián)連接分為三角形串聯(lián)連接方式或星形串聯(lián)連接方式兩種；

15、所述三角形串聯(lián)連接方式是將所述a1連接所述w2，所述b1連接所述v2，所述c1連接所述u2，所述a2連接所述u1，所述b2連接所述w1，所述c2連接所述v1，則所述電機(jī)整體mo的三根電源線uo、vo、wo分別連接所述u1、v1、w1；或

16、所述星形串聯(lián)連接方式是將所述a1連接所述w2，所述b1連接所述v2，所述c1連接所述u2，所述a2、b2、c2相連形成星點(diǎn)yo，則所述電機(jī)整體mo的三根電源線uo、vo、wo分別連接所述u1、v1、w1。

17、作為一種優(yōu)選的方案，所述采用同步驅(qū)動法驅(qū)動所述電性串聯(lián)的所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)，包括：

18、用同一個三相全橋驅(qū)動所述電機(jī)整體mo，三相全橋驅(qū)動的輸出端u相、v相、w相分別連接所述電機(jī)整體mo的三根電源線uo、vo、wo。

19、作為一種優(yōu)選的方案，所述利用轉(zhuǎn)子磁極定向的電壓矢量同步控制法對所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)在所述航空相機(jī)內(nèi)框架的位置或速度進(jìn)行控制，包括：

20、對與所述電機(jī)整體mo相連接的u相和v相進(jìn)行電流采樣，分別獲得abc系u相電流和v相電流；

21、對所述航空相機(jī)內(nèi)框架進(jìn)行位置和速度檢測，分別獲得所述航空相機(jī)內(nèi)框架的運(yùn)動位置信息和運(yùn)動速度信息；

22、所述abc系u相電流和v相電流通過clarke坐標(biāo)變換成系電流和；

23、所述系電流和依據(jù)所述位置信息通過park坐標(biāo)變換成dq系電流和；

24、所述dq系電流和通過轉(zhuǎn)子磁極定向電流閉環(huán)控制輸出dq系參考電壓和，其中d軸電流控制回路的參考輸入設(shè)定為；

25、所述dq系參考電壓和通過park反變換成系參考電壓和；所述系參考電壓和通過電壓矢量脈寬調(diào)制svpwm輸出六路pwm控制信號；

26、所述六路pwm控制信號控制所述三相全橋驅(qū)動。

27、作為一種優(yōu)選的方案，利用所述轉(zhuǎn)子磁極定向的電壓矢量同步控制法對所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)在所述航空相機(jī)內(nèi)框架的位置或速度進(jìn)行控制，包括：

28、所述航空相機(jī)內(nèi)框架進(jìn)行位置運(yùn)動控制時，位置輸入給定和內(nèi)框架運(yùn)動位置信息形成負(fù)反饋通過位置校正并輸出內(nèi)環(huán)速度參考信息，內(nèi)環(huán)速度參考信息和內(nèi)框架運(yùn)動速度信息形成負(fù)反饋通過第一速度校正，并輸出q軸電流控制回路的參考輸入；或

29、所述航空相機(jī)內(nèi)框架進(jìn)行速度運(yùn)動控制時，速度參考信息和所述內(nèi)框架運(yùn)動速度信息形成負(fù)反饋通過第二速度校正，并輸出q軸電流控制回路的參考輸入。

30、作為一種優(yōu)選的方案，所述航空相機(jī)內(nèi)框架的位置運(yùn)動和速度運(yùn)動之間按照預(yù)設(shè)順序進(jìn)行切換控制，完成航空相機(jī)動態(tài)成像任務(wù)。

31、第二方面，本發(fā)明提供一種航空相機(jī)，具有航空相機(jī)內(nèi)框架，所述航空相機(jī)內(nèi)框架的轉(zhuǎn)軸系兩側(cè)安裝有第一三相永磁同步力矩電機(jī)和第二三相永磁同步力矩電機(jī)，所述第一三相永磁同步力矩電機(jī)和所述第二三相永磁同步力矩電機(jī)基于上述的雙三相永磁同步力矩電機(jī)的同步控制方法進(jìn)行控制。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠取得如下有益效果：

33、本發(fā)明提供一種雙三相永磁同步力矩電機(jī)的同步控制方法及航空相機(jī)，通過將兩個同型號的三相永磁同步力矩電機(jī)分別安裝在航空相機(jī)內(nèi)框架旋轉(zhuǎn)軸系兩側(cè)，并且電氣上采用串聯(lián)連接驅(qū)動方式和同步控制方法，能夠使航空相機(jī)內(nèi)框架獲得更大的驅(qū)動力矩，從而提升了內(nèi)框架運(yùn)動機(jī)動性能，解決了輕量小型化航空相機(jī)內(nèi)框架受結(jié)構(gòu)空間尺寸限制而僅采用單電機(jī)驅(qū)動能力不足的問題，使得航空相機(jī)動態(tài)成像不完全依賴載機(jī)的機(jī)動能力，從而實(shí)現(xiàn)航空相機(jī)快速廣域搜索、區(qū)域監(jiān)視、目標(biāo)跟蹤和激光測距等多種功能。該方法可以適用于航空相機(jī)動態(tài)掃描成像與控制，尤其適用于輕小型化航空相機(jī)框架快速廣域機(jī)動指向并完成大范圍動態(tài)擺掃成像與控制。