1．前言
　　舵机是飞行器的重要组成部分，其性能指标的优劣直接影响飞行器的制导精度。舵机伺服系统是一个高精度的位置伺服系统，舵机控制器接受制导计算机给出的舵面偏角信号，用它的输出指令来操纵导弹舵面的偏转，从而改变导弹的航行姿势或航行轨迹，以达到控制导弹飞行轨迹的目的。
　　随着航空航天的蓬勃发展、各种先进的精确制导武器的研制，人们对导弹上的舵机系统的整体性能要求越来越高。无刷直流电动机既具备交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机运行效率高、调速性能好www.cechina.cn，控制精度高的优点，在工程和技术方面得到了广泛的应用。DSP 是一种广泛适用于各种电机控制的数字信号处理器，它将电机控制所需要的外围电路集于一体，能够大大提高系统的可靠性。
　　然而在实际应用中，由于稀土永磁电机磁性材料存在磁滞、饱和现象，永磁体磁性能随温度非线性变化，使无刷直流电动机（BLDCM）具有非线性、多变量、强耦合及参数摄动大等特点。另外，BLDCM驱动装置存在死区、饱和等非线性，负载含有弹性、间隙和摩擦阻力死区等非线性因素，以及系统包含的未建模动态等，都将造成系统模型不准确及参数失配。因此在BLDCM理论

分析、设计及控制策略研究中也不断出现有待进一步深入的新课题。应用鲁棒控制思想解决系统存在参数摄动及外部有界扰动的控制问题。
　　传统的PID控制器具有原理简单直观、方便实现以及稳态精度好等优点，但在保证系统的快速性和抗外部千扰能力、尤其对系统参数摄动的鲁棒性等方面都无法收到满意的效果。新型鲁棒PID控制技术将PID控制算法与各种鲁棒控制理论相，形成了一系列参数自整定PID控制器，对于非线性、时变不确定性的复杂对象www.cechina.cn，其控制效果远远超过常规的PID控制器。本系统选用美国TI 公司的TMS320LF2407A DSP 芯片为控制器，无刷直流电机(BLDCM)为执行器，MOSFET 为驱动元件配以相应的控制软件CONTROL ENGINEERING China版权所有，构成电流、速度、位置三闭环伺服系统。文中介绍了系统的硬件设计原理及控制策略，并进行实验研究。
　　2. 系统硬件设计
　　硬件方案设计包括无刷直流电动机主回路和控制回路www.cechina.cn，主回路由直流电源、MOSFET 全桥电路和电机本体构成。控制回路以DSP 芯片TMS320LF2407A 为核心，以电流、速度为内环，位置为外环，由功率驱动电路以及接口电路和保护电路组成如图1。

　

　图1 硬件控制框图
　　Fig.1 Hardware Block Diagram of Control System

　　本系统采用PWM 方式实现对无刷直流电动机的控制。其工作原理是:交流电源经过隔离变压器隔离、调压器调压、整流器整流和滤波以后送入逆变器作为直流电源；系统通过光电编码器作为位置传感器检测电动机转子位置以便确定所需逆变器通电相序。系统采用三相星形连接全控电路，采用两两导通方式。每一瞬间有2 个功率管导通，每隔6 1 周期（60°电角度）换向一次，每次换向一个功率管，每一功率管导通120°电角度。
　　2.1 TMS320LF2407A DSP 最小系统
　　最小系统由DSP 本身或外接EPROM(或EEPROM)、RAM、PLL 时钟模块、复位电路、译码电路等组成。
　　PLL 时钟模块：包括晶体振荡器、回路滤波元件和电源连接部分。
　　复位电路：具有上电自动复位、手动复位和+3.3V 供电电压欠压保护复位功能。
　　电源转换：由于MS320LF2407的供电电压只能是3.3V，需要将5V 电源变换成3.3V 给CPU 供电，输出电流可达1A 的TPS76833QPW作为5V 到3.3V 转换芯片CONTROL ENGINEERING China版权所有，见图2。

　　图2 电源转换及复位电路
　　Fig. 2 Power Supply Conversion and Reset Circuit

　　2.2 主电路
　　主电路采直流稳压电源，全桥电路由六个MOSFET 场效应管构成。T1、T3、T5 三个P 沟道MOSFET 构成上桥，门级G 加负电压时导通。T2、T4、T6 三个N 沟道MOSFET 构成下桥，门级G 加正电压时导通；六个反馈二极管D1-D6 组成，采用低损耗缓冲电路，开关损耗小，工作可靠。
　　2.3 电流检测和保护电路
　　无刷直流电机的三相绕组在运行中任何时刻都只有两相导通，且为同一电流，所以在主回路串接一个反馈电阻Rf 代替常规的电流传感器，其电压值Uf 经过计算便得到间接的线电流测量值。Rf 可完成电流检测、限流和过流保护的功能。电压Uf 一路经滤波、放大、限幅后送入TMS320LF2407 的ADC 模块作为电流反馈值；另一路也经滤波、放大后送电压比较器，系统设定的过电流值作为电压比较器的参考电压，电压比较器的输出送入LF2407A 的引脚，一旦电枢电流超过设定值，则引脚被拉为低电平，DSP 内部计数器停