当前,电动舵机已广泛应用于机器人、导弹、无人机等民用设备和军用装备中,不同的应用领域对电动舵机的技术需求各有不同,通常需要进行专门的研究和产品研制。无人直升机作为无人机领域重要分支,拥有垂直起降、定点悬停的能力,是无人飞行器领域不可缺少的机型。电动舵回路作为无人直升机飞行控制系统的重要组成之一,且是无人直升机不可或缺的、关键的执行机构,一款合适的电动舵回路有利于提高无人直升机飞行控制性能,因此开展针对特定型号无人直升机使用的电动舵回路的研究具有重要的现实工程价值。本文以课题组参与研制的DWK700中型无人直升机为使用对象,针对其对电动舵回路的需求开展相关的理论研究和样机研制工作。首先,本文从DWK700中型无人直升机操纵方式和机上自动倾斜器、尾桨的连接方式两个角度论述了无人直升机对电动舵回路的特殊需求。从舵机的运动方式、输出力/力矩、运动速度等方面确定了该型无人直升机对电动舵回路的具体技术需求,制定出了电动舵回路设计指标和研究方案。其次,根据设计指标完成了旋转舵机和直线舵机组成部件的选型,确定了电机、传动机构和传感器的型号以及舵机本体研制方案。采用理论建模和试验系统辨识两种方法对电动舵回路进行了数学建模,在Matlab/Simulink环境下构建了电动舵回路的控制模型;并据此开展了舵机控制律的研究,本文采用位置、速度、电流三闭环串级环控制策略作为舵机控制的总体控制架构,并针对舵机负载动态变化的不确定性和小信号指令跟踪效果差这两类突出问题进行了重点分析和研究,提出了外环位置环采用线性自抗扰控制和内环采用常规控制的复合控制策略,通过系统仿真验证了此控制方法的可行性和有效性。针对舵机控制器的工程实现,提出了“DSP+FPGA+功率驱动”的硬件设计方案,并采用模块化和分层控制架构设计和实现了电动舵回路的实时控制软件。最后,本文开展了电动舵回路的测试与试验研究,构建了电动舵回路系统测试试验平台,并开发了相应的测试软件。基于此,完成了舵机在空载和额定载荷两种不同工作环境的测试;与此同时,完成了所研制的该套电动舵回路在DWK700中型无人直升机上的总装和飞行测试。通过内场测试和飞行试验对电动舵回路进行了长时间、多频次、带动态载荷的考核验证。测试和飞行试验结果表明,本文所研究的电动舵回路总体技术方案可行、控制方法有效、软硬件设计实现满足技术需求,取得了较好的工程应用效果,达到预期研究目标。