基于DSP和FUZZY-PID控制的弹用电动舵机控制系统的研究

文中主要研究了全数字三闭环控制和FUZZY-PID控制相结合的电动导弹舵机系统控制的新方法,同时介绍了弹用电动舵机系统的工作原理和TM320LF2407A芯片的特点以及无刷直流电机在电动导弹舵机系统中的应用.     

电机转速饱和对电动舵机性能影响

针对目前常用电动舵机的结构和电机驱动控制方式,建立了电动舵机系统和驱动器的数学模型。PID控制是舵机系统控制中应用最广泛的控制算法,针对该控制算法研究了电机转速饱和对舵机系统的性能影响。当舵机系统跟踪大幅值信号时,由于电机转速饱和,舵机系统跟踪信号的相位滞后将增大,舵机系统的线性模型不再适用,对滚转弹的控制将带来不利影响。研究结论对滚转弹电动舵机系统指标的确定具有重要意义。     

无人机伺服作动系统容错控制研究

为了增强伺服作动系统的可靠性,使其当某些特定故障发生时,能够继续工作,提出了一种双余度电动伺服舵机系统。通过建立双余度电动舵机的数学模型,设计舵机控制器,分析双余度舵机的典型故障,选择合适的故障诊断策略,以达到舵回路的故障容错能力。结果表明:采用余度技术后,系统的静态性能和动态性能没有大的改变,但是大大提高了系统的可靠性。     

电动舵机鲁棒干扰补偿控制

电动舵机工作时会受到模型参数摄动和不稳定负载力矩的影响,为解决由不确定性因素引起的控制问题,本文基于信号补偿方法设计了一种电动舵机角度跟踪鲁棒控制器。将舵机模型中的参数摄动和力矩扰动等不确定项作为等价干扰,首先针对受控对象设计标称控制器,在此基础上设计鲁棒补偿控制器以抑制等价干扰的影响,从而实现鲁棒控制。本文所设计的鲁棒控制器可保证舵机系统的角度跟踪误差收敛到原点的有界区域内,且收敛域的大小可通过鲁棒补偿器的参数进行调节。最后,通过仿真和样机实验结果验证了该方法的有效性。     

舵机系统传递函数的辨识

采用机理建模方法对舵机系统进行数学建模受到的限制比较多,如LVDT传感器、功放模块等非线性环节。采用实验建模的方法,利用试验测得的电动舵机的频率响应曲线来辨识出舵机系统的数学模型。经过仿真分析,比较得出采用的实验建模方法所建立的模型误差更小、更接近实际系统。     

基于双闭环控制的超声波电动舵机设计

设计了一种基于双闭环控制的超声波电动舵机,根据速度反馈元件的不同设计了两种速度环方案,一种是基于正交编码器的速度环方案,另一种是基于旋转电位计的速度环方案。样机空载实验结果表明,基于两种速度环方案下的超声波电动舵机系统都具有较高的位置跟随频响和精度,带宽分别达到62Hz和51Hz,静态误差分别为0.022°和0.082°。     

舵机动刚度测试系统设计

动刚度特性是舵机的一项重要性能指标,而基于计算机的测试系统是测试舵机动刚度特性的关键部分.在介绍动刚度测试原理基础上,主要从硬件和软件两个方面介绍了测试系统研制.试验结果表明,测试系统满足数据采集、数据存储分析以及加载系统的闭环控制与校正等要求,对提高舵机阻抗设计具有重要意义.     

基于CAN 总线的风洞试验模型电动舵机系统

针对风洞试验中模型舵面角度需要重复改变的问题,介绍一种基于CAN总线的风洞试验模型电动舵机系统。介绍电动舵机系统的组成、工作原理,开发模型方向舵和升降舵电机舵机系统,并采用D600模型进行风洞常规测力试验、重复性试验。结果表明:该系统能实现风洞试验中模型舵面的自动控制,试验精准度均能达到国军标合格指标和部分达到先进指标,具有较好的可靠性、准确性及控制精度。     

变结构谐波传动电动舵机系统

本文介绍了变结构谐波传动电动舵机系统的基本组成,系统原理,特点,动态特性及其应用,并介绍我们近几年来研制的结构谐波传动电动舵机系列。     

电动舵机系统控制律的一种工程设计方法

提出了电动舵机系统的位置、转速和电流三闭环控制结构,建立了电动舵机系统的数学模型,详细阐述了三闭环调节器的工程设计方法.仿真和实验表明,该方法简便易行,能够保证系统具有良好的稳态、动态性能和鲁棒性.     

舵机加载测试系统扰动补偿方法研究

针对舵机运动对加载测试系统输出力矩的扰动作用,基于加载测试系统简化数学模型,比较研究转矩扰动补偿和转矩干扰综合补偿两种方式.在不改变系统结构前提下,分别将检测到的舵机和电机速度信号经补偿环节反馈到电机输入端,以消除扰动影响.仿真表明,第2种方式性能更优,引入PID反馈后能进一步提高系统性能.     

数字无刷电动舵机转角测试技术研究

数字无刷电动舵机具有响应速度快、转动速度高等特点,精确测试其转动角度和角速度具有一定难度。本文结合传统的机械式、电磁式、光电式测试方式,重点讨论了二维平面和三维立体两种光学成像测试方式,并详细分析了每种测试方式的测试原理、实现方法、测试精度和适用性。     

低温环境下电作动器壳体破口失效机理研究

针对0Cr17Ni4Cu4Nb材料作为电作动器的壳体在低温环境下作用后出现破口失效问题,通过试验研究了经过不同热处理条件的0Cr17Ni4Cu4Nb材料低温环境下承受火药爆炸能力,得到了该材料在低温环境下承力能力出现减小时的临界温度;通过扫描电镜分析了壳体低温断裂形貌,分析和验证了低温环境下作动器壳体破口失效机理,研究表明材料热处理时效温度是主要影响因素。本研究可为小型高强度收口结构的电作动器设计提供参考。     

热动力系统外轴转速波动问题初探

为分析热动力系统航行试验时出现的发动机外轴系统转速异常波动的现象。该文从系统角度出发,探讨了与发动机外轴系统联系紧密的发动机、发电机、航行器壳体、舵电机等部件的工作特性,建立了足以支撑工程问题分析的数学模型,并进行了分析与估算。指出,发动机外轴系统转速波动的主要原因是水下航行器用电器的电功率负荷变化,该电功率负荷变化的同时还对水下航行器横滚控制回路造成明显干扰。对于该扰动的不当响应将造成差动舵电机动作过于频繁,最终使得发动机外轴转速不能得到恢复。     

电动舵机系统建模及控制算法

舵机是导弹控制系统重执行机构,其性能直接影响导弹命中精度;为了提高舵机系统跟踪精度与带宽,对直流无刷电动舵机系统分析、建模,设计经典PID控制器与指数趋近律滑模控制器;系统仿真表明：滑模变结构控制器在电动舵机控制方面具有优良的动态品质,满足舵系统指标求。     

微位移机构误差补偿技术研究

采用压电陶瓷微位移驱动器控制刀具进行实时误差补偿的方法提高轴类零件加工精度。借助物理学分析并结合数学建模的方法,建立压电陶瓷微进给系统的迟滞数学模型。通过实验,针对压电陶瓷驱动器的非线性特征,给出了对其控制电压进行校正的方法。减小压电陶瓷的迟滞非线性误差,提高压电陶瓷微位移驱动器的控制精度,有助于实现压电陶瓷驱动器的高精度开环微位移控制。     

航天压电陶瓷微位移作动器设计与实验研究

机械精密作动器已经不能满足了空间飞行器多方面的要求，因而利用压电陶瓷材料的正逆压电效应，设计制造了一种高调准精度的微位移作动器，并对其进行了实验研究，实验结果揭示了压电作动器用于空间飞行器部件的定位和抑制振动的优良性能，为进一步完善作动器的设计和在航天领域的推广应用提供了理论基础。     

双速制鱼雷固定弹性负载仿真对鱼雷控制品质的影响

建立了电动舵机的数学模型，将其代人现有的舵机回路和控制系统模型中，利用MATLAB进行了大量数学仿真试验，回答了舵面负载对由比例式操舵构成的控制系统品质的影响，其结论对半实物仿真方法研究，正确认识并分析半实物结果和实航数据具有一定的参考意义。