段晓妮，孙纯祥

(中国航天科技集团第十六研究所，陕西西安710100)

0 引 言

稀土永磁体(钕铁硼等)和功率电子器件的高性能和经济性使稀土永磁无刷直流电动机的应用场合越来越广泛，尤其适用于对电机的体积、重量、结构、性能有特殊性要求的领域，如航空航天航海、精密电子仪器与设备等军工和民工领域［1］。

陀螺电动机是为陀螺仪提供所需角动量的重要元件，是保证陀螺高精度和长寿命的关键。在许多高精度陀螺仪中，通常采用稀土永磁无刷直流电动机作为驱动电机，带动陀螺转子作高速转动，从而使陀螺转子产生所需的动量矩。为获得较高的转速精度，本文采用改进的数字PI算法即分段PI控制算法来稳速。该陀螺电动机角动量大，需要特别考虑由于其惯量大而引起的转速调节延迟，分段式PI可根据电机转速差的不同大小按照软件程序改变PI参数，对陀螺电动机进行变参数PI控制，实现了电机的高精度稳速［2－4］。

本文以额定转速24 080 r/min的大角动量陀螺电动机为样机，设计了一种简单实用的转速闭环高精度稳速系统。解决了起动不可靠、转速稳定精度不高的问题。数字信号处理器(DSP)模块、复杂可编程门电路(CPLD)模块、DC－DC电源变换模块和光耦隔离模块的合理配合使用，使控制器体积小、结构简单，可靠性高，维护性好。实验结果表明，该控制系统起动电流小，起动时间短，起动可靠性高，稳速精度高。

1 无刷直流电动机的建模

1.1 数学模型

数学模型是研究电机控制系统设计的基础。……