CN107255990B - 一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法属于民机主动侧杆控制技术领域，提供了一种针对中小功率正弦波电机矢量控制的伺服控制器硬件平台设计方法。通过机箱、电源板、电流采集板和数字伺服控制板的设计，搭建了主动侧杆伺服控制系统电子验证平台，完成了主动侧杆控制方面的相关技术验证和工程化实现。通过处理器和现场可编程门阵列并行工作结构、处理器事件管理器模块直接输出脉宽调制信号、旋转变压器专用解码芯片完成转子位置和速度的高精度解调、分频模数采样并选择合适的滤波设计完成高速高精度的电流采集，解决了影响中小功率正弦波电机矢量控制性能的关键问题，实现了空间矢量脉宽调制技术对主动侧杆正弦波电机的精确控制。

Description

一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法

技术领域

本发明一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法属于民机主动侧杆控制技术领域。

背景技术

主动侧杆系统的主要构成包括：手柄、操纵杆、纵横向电机、力-位移传感器及本发明涉及的控制器。其基本原理是通过电控人杆原理调整驾驶杆的“力-位移”特性，反馈飞机的状态信息，从而加强驾驶员的“情景意识”，获得更好的操纵性能。同时，主动侧杆系统能够在自动驾驶时跟随驾驶仪指令，使驾驶员感受到驾驶仪的指令跟随。随着电传飞控系统在民机上的应用，空客(Airbus)在A320飞机率先采用了侧杆操纵装置。在飞机操纵系统中侧杆装置相对于中央驾驶盘而言，具有扩大视野，改善座舱布局、降低维护成本，改善操纵品质等优点。主动侧杆控制器采用四通道数字伺服控制电路，接收飞行控制计算机对于侧杆的数字控制指令，综合位置、速度、电流及杆力反馈信号后驱动舵机，自主闭环控制一套主动侧杆系统，使侧杆完成相应的控制功能。

国外研究现状，上世纪90年代随着电动技术的发展，电动操纵负荷系统得到广泛应用。霍尼韦尔生产了主动式的伺服电机驱动式的驾驶杆；德国宇航中心(GetmanAerospace Center，DLR)研制了主动式的电磁驱动的驾驶杆；随着技术的发展，目前主动侧杆核心部件采用力矩电机作为执行元件。Stirling、BAE、Honeywell、Collins等公司经过多年的技术研究，相续研制出民机主动侧杆控制系统工程样机，并在实验室级的环境下进行试飞验证，已储备了满足下一代战斗机和新型民机上应用的主动侧杆技术。美国率先在F35第四代战斗机上使用由Stirling公司提供的主动侧杆，而民用飞机的主动侧杆通过近20年的研究，技术趋于成熟。

国内研究现状，西北工业大学、南京航空航天大学、北京航空航天大学等高校相续在此领域进行了理论方面的研究。随着国产大飞机的国家立项，我国C919飞机后续的改型飞机及以后C929等大型客机，已将采用主动侧杆列入备选方案。到目前为止，国内仅在此领域进行了理论方面的研究，工程产品尚属空白。

发明内容

本发明的目的为解决主动侧杆矢量控制技术硬件电路设计问题，本发明设计了一种针对主动侧杆的先进伺服控制器，完成主动侧杆控制方面的相关技术验证和工程化实现，搭建主动侧杆伺服系统电子验证平台，为后续主动侧杆系统的研制奠定扎实的技术基础。

本发明的技术方案：

一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法，所述方法采取以下步骤：

1)机箱设计，机箱由多块功能单板层叠组合而成，从上至下依次为控制器电源板，电流采集板，数字伺服控制板，由板间接插件实现板间连接；

2)电源板设计，电源板的功能是实现一次电源综合和交流电源的转换、保护和输出，以及电源监控和信号转接；电源板采用双余度配置，为传感器提供交流激磁电源；

3)电流采集板设计，电流采集板的功能为实现电枢电流采集和转子位置旋变解调；电枢电流采集电路，利用采样电阻对电枢电流进行采集，经过差分放大，比例运算及一阶滤波后，将采集信号输出到数字伺服控制板；转子位置旋变解调，采用解调芯片，实现传感器励磁供电及转子位置解调；旋变解调结果，通过串行总线传至数字伺服控制板，最终完成电机闭环伺服控制；

4)数字伺服控制板设计，数字伺服控制板采用处理器和现场可编程门阵列并行工作结构；由现场可编程门阵列实现模数转换、串行总线通信和旋变解码功能；处理器完成控制律计算、总线通信、脉冲宽度调制信号生成功能；数字伺服控制板采用光电隔离技术，将处理器产生的控制信号与电机功率驱动电路进行电气隔离；通过对位置传感器反馈信号进行高低端分别整流、滤波及阻抗变换，解算舵机的当前位置；通过接收杆力传感器反馈，进行滤波及阻抗变换，解算杆力信号，生成控制指令；模数转换单元由模数转换器、多路器及采样保持器组成。

该方法还包括以下步骤：

中小功率正弦波电机矢量控制，采用坐标系变换和空间矢量脉宽调制技术，实现了主动侧杆正弦波电机的控制信号输出；通过模数转换分频采样技术，保证电流采集的实时性；采用处理器事件管理器双路定时器同时输出，保证脉冲宽度调制信号的控制精度和平滑度；

电枢电流采集电路采用两只1Ω、3W、0.5％精度的电阻并联，将差分输入的电流信号变换为电压信号，再通过运算放大器OP4177进行放大，加入时间常数为9.912us一阶滤波器，最终以电压的形式输出给模数转换电路，保证电流采集精度；

转子位置旋变解调采用AU6802N1型转子旋变解调芯片，设计旋变解调电路，实现4路转子位置旋变解调及7V10KHz传感器励磁供电，最终将解调结果通过串行总线上传；

处理器和现场可编程门阵列并行工作结构，处理器采用TI公司C2000系列高性能32位数字处理器SMJ320F2812，现场可编程门阵列选用ACTEL公司的A3P1000系列芯片，两种数字芯片并行工作，大幅提高了控制单元数字处理速度，缩短控制单元任务周期，并相互监控，提高可靠性。

本发明具有的优点和有益效果：

(1)本发明提供了一种基于正弦波电机矢量控制算法的主动侧杆控制器硬件设计方案，提升了矢量控制技术的技术成熟度；

(2)通过高性能的电流采集和旋变转子位置解调，结合力反馈的综合控制算法，解决了原有方波电机控制在转向过程中具有的较大力矩波动问题，提高了主动侧杆操纵的控制精度、平滑性，提升了侧杆的操纵品质。

(3)通过控制器设计方案的实现，达到了主动侧杆的力反馈设计效果，使飞行员能够直接感受到飞机受控运动后的反作用力，从而正确感知操纵的效果并及时做出修正。

(4)解决了纵横轴交叉耦合问题，防止一个轴向上的控制输入无意间触发另一个轴向上的飞机运动，成为其他轴向上的耦合性控制指令。轴向指令的交叉耦合是高精度手控绩效的主要障碍。

附图说明

图1为主动侧杆控制器功能框图

图2为控制器结构尺寸

图3为数字伺服控制板光电隔离及电机驱动单元原理框图

图4为正弦波电机控制框图

具体实施方式

一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法，所述方法采取以下步骤：

1)机箱设计，机箱由多块功能单板层叠组合而成，从上至下依次为控制器电源板，电流采集板，数字伺服控制板，由板间接插件实现板间连接；

2)电源板设计，电源板的功能是实现一次电源综合和交流电源的转换、保护和输出，以及电源监控和信号转接；电源板采用双余度配置，为传感器提供交流激磁电源；

3)电流采集板设计，电流采集板的功能为实现电枢电流采集和转子位置旋变解调；电枢电流采集电路，利用采样电阻对电枢电流进行采集，经过差分放大，比例运算及一阶滤波后，将采集信号输出到数字伺服控制板；转子位置旋变解调，采用解调芯片，实现传感器励磁供电及转子位置解调；旋变解调结果，通过串行总线传至数字伺服控制板，最终完成电机闭环伺服控制；

4)数字伺服控制板设计，数字伺服控制板采用处理器和现场可编程门阵列并行工作结构；由现场可编程门阵列实现模数转换、串行总线通信和旋变解码功能；处理器完成控制律计算、总线通信、脉冲宽度调制信号生成功能；数字伺服控制板采用光电隔离技术，将处理器产生的控制信号与电机功率驱动电路进行电气隔离；通过对位置传感器反馈信号进行高低端分别整流、滤波及阻抗变换，解算舵机的当前位置；通过接收杆力传感器反馈，进行滤波及阻抗变换，解算杆力信号，生成控制指令；模数转换单元由模数转换器、多路器及采样保持器组成。

该方法还包括以下步骤：

中小功率正弦波电机矢量控制，采用坐标系变换和空间矢量脉宽调制技术，实现了主动侧杆正弦波电机的控制信号输出；通过模数转换分频采样技术，保证电流采集的实时性；采用处理器事件管理器双路定时器同时输出，保证脉冲宽度调制信号的控制精度和平滑度；

电枢电流采集电路采用两只1Ω、3W、0.5％精度的电阻并联，将差分输入的电流信号变换为电压信号，再通过运算放大器OP4177进行放大，加入时间常数为9.912us一阶滤波器，最终以电压的形式输出给模数转换电路，保证电流采集精度；

转子位置旋变解调采用AU6802N1型转子旋变解调芯片，设计旋变解调电路，实现4路转子位置旋变解调及7V10KHz传感器励磁供电，最终将解调结果通过串行总线上传；

处理器和现场可编程门阵列并行工作结构，处理器采用TI公司C2000系列高性能32位数字处理器SMJ320F2812，现场可编程门阵列选用ACTEL公司的A3P1000系列芯片，两种数字芯片并行工作，大幅提高了控制单元数字处理速度，缩短控制单元任务周期，并相互监控，提高可靠性。

下面的结合附图对本发明进行详细的说明。

本发明的原理：

主动侧杆控制器采用四通道数字伺服控制电路，接收飞行控制计算机对侧杆的数字控制指令，综合位置、速度、电流及杆力反馈信号后驱动舵机，自主闭环控制一套主动侧杆系统，使侧杆完成相应的控制功能。主动侧杆控制单元通过通信接口(RS-485或CAN)与飞行控制计算机进行数据交换，从而构成分布式结构。控制单元数字处理部分采用处理器和现场可编程门阵列并行处理方式，电机驱动电路采用混合集成电机驱动模块，简化了电路设计，提高了可靠性。

主动侧杆控制器的功能框图如图1所示，从图中可以看出，主动侧杆控制器包含数字处理、模数转换、光电隔离、功率驱动、电流采集、旋变解调及二次电源产生等子单元电路，每个控制器包含两块控制板，每块控制板控制两路驱动电机，因此一个控制器可以控制四路电机，实现双杆联动的控制效果。

(1)控制器组成及单板功能

主动侧杆控制器由4个功能单板组成，分别为电源板、两块数字伺服控制板及电流采集板。其中机箱组件提供各功能板的安装空间，产品强度保障，电磁兼容性保障，防止电磁泄漏，产品散热保证；电源板完成控制器电源综合、产生控制器所需交直流二次电源及控制器输入输出信号转接；数字伺服控制板完成两通道永磁同步电机的伺服控制、故障监控和通信管理；电流采集板完成二次电源产生、电流采集和旋变转子位置解调功能。

(2)机箱结构设计

机箱是非标准机箱，机箱采用层叠结构，由4块功能单板组合而成。从上至下依次是控制器电源板，数字伺服控制板，电流采集板和另一块数字伺服控制板，板间连接主要由J56-40ZK系列高密度板间接插件实现。各功能单板主要依靠冷板散热，电源板和数字伺服控制板上的功率器件还可与机箱壳体通过导热胶膜贴紧、增强散热效率。每层机箱框架和一块印制板组成一个单独的功能单元，不但便于插拔，也便于调试和故障定位。机箱采用硬铝合金加工，表面阳极化后喷无光漆。整个空机箱重约600g。控制器机箱内部无线缆连接，极大提高控制器装配和综合保障性能。

控制器机箱设计在保证其性能、散热、接口位置合理性等要求下，尽可能的进行了小型化设计，机箱最大外廓尺寸为(包括插座)：长×宽×高＝210mm×133mm×90.2mm，其结构及具体尺寸如图2所示。

控制器内部所有功能模块采用独立的外形尺寸。每块功能模块先单独组装，再由机箱螺钉和板间连接器组成完整的控制器。机壳组件设计有加强筋，起到紧固作用，增加印制板结构强度，提高抗振动能力，组件之间接缝处设有凹槽，方便快速拆卸，提高维修性水平。

(3)各功能单板硬件设计

a)数字伺服控制板

主动侧杆控制器包括两块功能完全相同的数字伺服控制板，其硬件设计基本相同，除板间连接器和输出连接器防差错之外，所有器件型号、数量及印制板安装位置均相同。

数字伺服控制板实现的主要功能有：RS-485总线通信；控制律解算、旋变解调、空间矢量脉宽调制信号生成；离散、模拟量采集，位置信号解调，杆力信号解调；输出控制信号与功率驱动电路光电隔离；电机驱动；控制单元及主动侧杆监控及故障处理。

数字伺服控制板采用处理器和现场可编程门阵列并行工作结构，由现场可编程门阵列实现模数转换、串行总线通信和旋变解码功能；处理器完成控制律计算、总线通信、脉冲宽度调制信号生成功能。处理器采用TI公司C2000系列高性能32位数字处理器SMJ320F2812，其主频为150MHz，支持硬件乘法运算，片上集成128KW Flash ROM、18KWSRAM；现场可编程门阵列选用ACTEL公司的A3P1000系列芯片。两种数字芯片并行工作，大幅提高了控制单元数字处理速度，缩短控制单元任务周期，并相互监控，提高可靠性。

数字伺服控制板上的光电隔离及电机驱动单元原理框图如图3所示。通过采用光电隔离技术，将数字芯片产生的控制信号与电机功率驱动电路进行了电气隔离，防止不同类型电气信号之间的干扰，提高了单板信号质量。电机驱动单元采用了先进的混合集成电机驱动模块，进一步减小了控制单元的体积和重量，并且大幅减少功率器件数量，提高控制单元可靠性。

数字伺服控制板通过对位置传感器反馈信号进行高低端分别整流、滤波及阻抗变换，解算舵机的当前位置；通过接收杆力传感器反馈，进行滤波及阻抗变换，解算杆力信号，生成控制指令。模数转换单元主要由模数转换器、多路器及采样保持芯片组成。模数转换芯片具有12位分辨率，10微秒转换速率，多路器为16路，完成了对一次电源、二次电源、位置传感器电源、杆力信号、舵机位置及电机电流等16路模拟信号的采集。

b)电流采集板

电流采集板包含的主要模块有：二次电源产生电路、电枢电流采集电路和电机转子位置传感器解调电路。主要功能包括：+5V二次电源产生电路；±15V二次电源产生电路；12路电流采集电路；8路转子位置解调电路。

在二次电源转换电路中，28V输入电压通过EMI滤波器进行滤波整流，保证一次电源与二次电源的电气隔离；整流后通过直流电源转换模块转换出+5V和±15V，DC/DC模块具有短路保护功能，输出短路不会导致二次电源变换模块的损坏。EMI滤波器采用VPT公司的DVMC28F，直流电源转换模块采用VPT公司的DVTR28515T。通过电压调整端将输出电压设置在+5V±0.1V与±15V±0.1V输出模式。

电枢电流采集电路，利用采样电阻对电枢电流进行采集，经过差分放大，比例运算及一阶滤波后输出到模数转换模块。转子位置解调电路，采用AU6802N1型RDC解调芯片，设计旋变解调电路，实现4路转子位置旋变解调及7V10KHz传感器励磁供电。转子位置旋变解调结果，通过串行总线传至数字伺服控制板进行解算，最终完成电机闭环伺服控制。

c)电源板

电源板的功能是实现一次电源28V的综合和交流电源7V2400Hz的转换、保护和输出，以及电源监控功能和信号转接。电源板采用双余度配置，为传感器提供7V2400Hz交流激磁电源。其中7V2400Hz交流电源通过复杂可编程逻辑器件查正弦表、数模转换后功率放大产生，保证了信号的低失真，高精度特性。另外电源板的器件布局将功率器件和非功率器件按区域分布，并尽可能减少功率区域的面积，保证了电源板自身及通过电源板转接信号的高质量。

(4)关键技术突破有以下几点：

a)中小功率正弦波电机矢量控制

主动侧杆控制器的控制对象为中小功率正弦波电机，采用的控制算法为空间矢量脉宽调制技术，其控制目标是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩，把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作。之所以选用正弦波电机，主要考虑其相对方波电机，转矩脉动小，更适用于对控制手感要求很高的主动侧杆领域，但其控制相对复杂，因此实现复杂的矢量控制算法，获得最优的平滑控制效果是研究的核心。正弦波电机控制框图如图4所示。

从图4中可以看出，正弦波电机控制的核心是坐标系的变换和空间矢量脉宽调制。其中坐标系变换主要包括：Clarke变换、Park变换和i_Park变换(Park逆变换)，其中Clarke变换的主要目的是将三相静止坐标系ABC向两相静止直角坐标系αβγ转换；Park变换是将静止两相直角坐标系αβγ向两相旋转直角坐标系变换；i_Park变换则与Park变换相反。空间矢量脉宽调制的作用为，通过变换后的定子磁链矢量坐标计算，输出控制信号，经功率放大后驱动电机运动，使得整个电机的定子磁链矢量轨迹趋近于圆形。

在正弦波电机控制工程化实现的过程中，影响控制性能的关键因素包括三点：电机控制的实时性、传感器信号高精度解调以及高速高精度电流采集。本发明通过采用处理器的事件管理器模块直接输出脉宽调制信号，进行适应性优化；采用旋变解调芯片实现转子位置、速度的高精度解调；采用分频采样并选择合适的滤波设计完成高速高精度的电流采集；通过二阶滤波优化杆力信号采集，最终达到了良好的控制效果。

b)高速高精度电流采集

电流采集的精度和实时性，决定了正弦波电机控制的准确和快速响应，因此高速、高精度的电流采集至关重要。在精度方面，电流采集采用差分采集和一阶滤波的形式，达到了较高的采集精度；在实时性方面，通过模数采集完成模数转换，模数转换芯片选用AD1674，并且通过在现场可编程门阵列中进行分频采样，使得采集周期缩短至100us，能够满足矢量控制算法的实时性要求。

c)转子位置旋变解调

不同于方波电机的霍尔位置反馈，正弦波电机的转子位置通过旋转变压器产生的正余弦信号进行反馈，对该信号进行旋变解调后，计算转子位置和速度，便可实现舵机的位置和速度闭环控制。通过对多种旋变信号解调电路的对比研究，最终选用成熟度更好，一致性更佳的旋变解调集成芯片进行解调，芯片选用AU6802，通过串行总线将解调结果传送到处理器进行计算，用于park变换。

d)空间矢量脉宽调制输出控制

空间矢量脉宽调制输出控制为正弦波电机控制的最终环节，其主要目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩，带动转子转动，同时获得较小的转矩脉动。本发明通过高性能处理器完成数字控制，利用处理器上事件管理器双路定时器同时输出脉宽调制信号，控制两路电机。同时通过底层驱动算法的验证及优化，最终使得正弦波电机的定子磁链矢量轨迹趋近于圆形，保证了主动侧杆的控制精度和平滑度。

实施例一

电枢电流采集电路：

采用采样电阻采集电枢电流，经两级放大电路及一阶RC滤波，阻抗变换后输出电压信号到模数转换器。考虑到最大输入电流为2A，采集电阻选用两只1Ω、3W、0.5％精度的电阻并联，将差分输入的电流信号变换为电压信号，再通过运算放大器OP4177进行放大，加入时间常数为9.912us一阶滤波器，最终以电压的形式输出给模数转换模块，保证电流采集精度。

a)1Ω电流采集电阻型号为：GRM3263-3W-1Ω-J-K-GJB1432B，通过电阻并联，采样阻值为0.5Ω，V_in＝I_in×0.5；

b)第一级放大电路主要用于衰减输入电压值，以保证输入电压不会超过运算放大器的允许范围。运算放大器的型号为OP4177ARUZ，输入端电压不能超过15V，因此电阻分压比例为0.399，比例运算放大倍数为0.665；

c)第二级放大电路的主要功能是将经过衰减的电压值进行放大，达到AD转换电路的输入电压要求(-8V～8V)，第二级比例运算的放大倍数为11.6；

d)一阶RC滤波的电阻选用383KΩ，电容选用24PF，时间常数为9.912us。

最终以电压信号的形式传输到模数转换模块进行采集。

实施例二

转子位置旋变解调电路：

正余旋磁阻旋变为电机转子位置传感器，采用专用解码芯片AU6802N1进行模数转换，其中专用解码芯片可产生旋变传感器的交流激励，并且对传感器输出的正余弦信号进行解码，并最终转换为位置信号数字量，通过串行总线传至现场可编程门阵列进行采集，从而进入处理器供回路综合。

具体实现方法如下：

a)AU6802N1型旋变解调芯片电路

根据芯片手册要求，连接AU6802N1外围电路，晶振选用M55310/16-B31A-20M00000，时钟频率20MHz，AU6802N1关键引脚连接方式如下表：

引脚号	含义	设置值
			1,2	外部输入励磁信号	7V10H励磁差分输入
5,6,8,9	两路旋变信号输入	分别输入sin和cos
			12,13	励磁源	产生7V10K
15	MDSEL精度选择	接地，12BITS
			16	ACMD加速度模式选择	接地，关闭
17,18	XSEL，UVW级数选择	都接地，4对极
			19	OUTMD输出模式选择	接地，脉冲式
20	串行CSB选择信号	接FPGA信号
			22	串行时钟	接FPGA信号
25	CLKIN外部时钟输入	接晶振产生的时钟信号
			29	RDC_ERR	RDC转换的错误信息
21	DATA	串行数据输出信号给FPGA
			41	CSB片选	接地
42	RDB读	接地
			43	INHB进止	接5V高
44	PRTY奇偶	接焊盘作为测试
			45	ERRHLD错误保持	接焊盘
46	ERRSTB错误复位	接FPGA输入信号
			47,48	FSEL频率选择	FSEL1接地，FSEL1接高，表示10K励磁

b)旋变激励信号放大

AU6802N1输出的2.5V+2VPP的正弦信号，经过高通滤波后，变为2VPP的正弦信号，经过10倍放大，变为峰值为10V的正弦信号，其有效值为7.071V，然后通过PA74功率跟随输出产生7V/10KHZ的激励信号，增强驱动能力。

c)旋变输入电路

激励为20Vpp，旋变原副边比例0.286，则信号输入为20*0.286＝5.72VPP，设置旋变的采集输入为2.5VPP(范围：0.5～3.5VPP)，通过相应的阻容值选择，保证旋变输入范围在1.804VPP和3.47VPP之间，一阶滤波时间常数为9.4us。

通过以上电路，便可实现AU6802N1型旋变解调专用芯片对转子位置的高精度解调，随后通过串行总线上传解码。

Claims (5)

1.一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法，其特征在于，所述设计方法采取以下步骤：

1)机箱设计，用于主动侧杆正弦波永磁同步电机控制器的机箱设计，由四块功能单板层叠组合而成，从上至下依次为控制器电源板，数字伺服控制板，电流采集板和另一块数字伺服控制板，由板间接插件实现板间连接；

2)电源板设计，电源板在实现双余度一次电源综合转换、保护和输出，以及电源监控和信号转接的基础上，通过复杂可编程逻辑器件查正弦表、数模转换后功率放大产生低失真，高精度的7V2400Hz正弦交流激磁信号；

3)电流采集板设计，电流采集板的功能为实现适用于主动侧杆的中小功率正弦波永磁同步电机矢量控制的电枢电流高精度采集和转子位置旋变解调；电枢电流采集电路，利用采样电阻对电枢电流进行采集，经过差分放大，比例运算及一阶滤波后，将采集信号输出到数字伺服控制板；转子位置旋变解调，采用专用解调芯片，实现传感器供电及转子位置解调；

4)数字伺服控制板设计，数字伺服控制板采用DSP+FPGA架构,实现针对主动侧杆中小功率正弦波永磁同步电机的矢量控制；DSP利用处理器上事件管理器双路定时器同时输出脉宽调制信号，采用坐标系变换和空间矢量脉宽调制，完成对电机的位置、速度、电流三层闭环控制，最终通过PWM控制，使得电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩，带动转子转动，获得较小的转矩脉动，完成模数转换、串行总线通信、旋变解码功能，同时实现DSP和FPG A的互相监控。

2.根据权利要求1所述一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：中小功率正弦波电机矢量控制，采用坐标系变换和空间矢量脉宽调制技术，实现了主动侧杆正弦波电机的控制信号输出；通过模数转换分频采样技术，保证电流采集的实时性。

3.根据权利要求1所述的一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法，其特征在于，所述步骤3中的电枢电流采集电路，采用两只1Ω、3W、0.5％精度的电阻并联，将差分输入的电流信号变换为电压信号，再通过运算放大器OP4177进行放大，加入时间常数为9.912us一阶滤波器，最终以电压的形式输出给模数转换电路，保证电流采集精度。

4.根据权利要求1所述的一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法，其特征在于，所述步骤3中的转子位置旋变解调，采用AU6802N1型转子旋变解调芯片，设计旋变解调电路，实现4路转子位置旋变解调及7V10KHz传感器励磁供电，最终将解调结果通过串行总线上传。

5.根据权利要求1所述的一种针对主动侧杆的先进控制器设计方法，其特征在于，所述步骤4中的处理器和现场可编程门阵列并行工作结构，处理器采用TI公司C2000系列高性能32位数字处理器SMJ320F2812，现场可编程门阵列选用ACTEL公司的A3P1000系列芯片，两种数字芯片并行工作，相互监控。

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