导引头伺服系统隔离度与测试方法研究

角扰动隔离是导引头的一个重要功能,通常用隔离度来评价导引头的扰动隔离性能。分析了导引头直接稳定和间接稳定的扰动隔离原理,建立了导引头的隔离度模型。通过分析导引头的稳定回路结构,提出了一种适用于导引头伺服系统调试阶段的,基于dSPACE半实物仿真系统的隔离度测试方法。该方法通过在稳定回路中施加干扰信号实现隔离度的快速测试,不需要使用飞行仿真转台模拟载体运动。与传统测试方法相比,该方法具有系统组成简单、测试速度快的特点。采用该方法对某红外成像导引头稳定回路进行了隔离度测试,测试结果接近于采用传统测试方法的测试结果。这表明使用该方法测量导引头或其他动载体光电平台的隔离度是可行的。     

滚仰式导引头跟踪回路角增量优化

提出了一种角增量的生成及优化方法,用于解决滚仰式导引头跟踪回路角增量指令的提取问题。介绍了一种滚仰式导引头结构组成及其工作原理;根据脱靶量信息和探测器焦距给出了滚转和俯仰框架的位置回路角增量;将角增量标定为以两框架零位为起点的绝对角位置指令,其中,俯仰框的角位置指令标定区为[0,π/2],滚转框的角位置指令标定区为[0,2π)。依据减小滚转框角增量的原则,将导引头滚转框的当前框架角在[0,2π)内均分成4个象限,在不同的当前框架角范围内给出了相应的角增量优化策略。最后,设计了角增量优化指令的半实物实验以验证方法的可行性。实验结果表明:文中提出的指令提取和优化方法可以实现对目标的跟踪,跟踪误差为0.149 4°。     

捷联式导引头系统模型与仿真分析

应用力学与空间飞行原理,针对捷联式光学导引头特点,建立了俯仰、方位双框架导引头系统模型,对空间视线的坐标描述与变换、载体扰动下导引头光轴稳定和导航解算原理进行了研究。针对气动弹性振动对捷联稳定式导引头工作的影响,进行了导弹系统飞行仿真分析,结果表明,在气动弹性振动的干扰下,跟踪图像出现了大幅抖动,视线角偏差峰值达0.5°,容易丢失目标而无法跟踪;在能够实时跟踪的条件下,通过对视线角速率的滤波处理,在有、无气弹振动干扰的情况下,输出的制导信号波动基本相同,使导弹具有相同的命中精度,误差约为1m。     

共形导引头角增量误差分析及其前馈补偿

针对共形光学导引头角增量非线性误差的补偿问题,设计了一款红外共形光学导引头。研究了共形导引头的焦距非线性和脱靶量非线性产生的原因及它们对控制系统的影响,并给出了相应的前馈补偿方法。根据共形导引头的特点,介绍了焦距以及脱靶量的非线性误差现象;基于提取控制角增量的方法,分析了共形导引头的非线性变量对跟踪回路跟踪误差的影响。最后,设计了基于角增量非线性模型的前馈补偿器,测试了系统的跟踪误差。结果表明:当共形光学系统的焦距为90~91.125mm,像移变化为0~1.109°时,所提出的前馈补偿器能够有效地校正跟踪误差,补偿后的跟踪误差为0.038°,满足共形光学导引头对位置回路跟踪误差≤0.1°的要求。     

滚仰式导引头稳定和跟踪特性研究

文中对用于近距格斗空空导弹的滚仰导引头在弹体扰动下的稳定和跟踪特性进行了研究。根据滚仰导引头的框结构,采用坐标变换分析了弹体扰动对导引头的影响,并得到了通过滚转框架角控制实现滚仰导引头完全隔离弹体扰动的条件,建立了滚仰导引头半捷联稳定控制模型,并进行了滚仰导引头稳定和跟踪特性仿真。仿真结果表明,当存在偏航扰动时,导引头光轴的运动耦合了弹体扰动信息,滚转框响应速度越快,则导引头隔离弹体扰动能力越强。由于滚转电机输出角速度的限制,滚仰导引头无法完全隔离弹体扰动。     

捷联式光学导引头的稳定、跟踪原理与系统仿真

为研究捷联式光学导引头在系统中的应用,建立了该类导引头的数学模型。应用力学与空间飞行原理,针对捷联式俯仰、方位双框架光学导引头特点,研究其稳定和跟踪工作原理。进行了空间视线的坐标描述与变换,建立了载体扰动下导引头光轴稳定条件和导航解算算法。在此基础上,根据气动弹性振动一阶振型,并结合导引头模型进行系统飞行仿真分析。结果表明：采用远程稳定捷联式导引头方案,在有、无气动弹性干扰下的视线角偏差分别为0．5°和0．005°,气动弹性的干扰使跟踪图像出现了抖动,导引头易丢失目标而无法实现跟踪功能;在一定视场条件下,通过对视线角速率的提取与低通滤波处理,有、无气动弹性干扰下输出的制导信号波动基本相同,末制导CEP约为1m。模型全面体现了捷联式导引头的稳定、跟踪原理以及噪声和干扰对其工作过程的影响。     

全捷联图像导引头制导的技术特点

分析了平台式导引头的技术特点与要求,对捷联式导引头视线角提取方法、刻度因数及精度测试方法、制导系统结构等进行了研究。首先,建立了全捷联光学导引头的数学模型,提出了视线角提取方法;接着,分析了全捷联导引头刻度因数的特性及其测试方法,并利用稳态卡尔曼滤波器对体视线角进行滤波;最后,利用"姿态+过载"驾驶仪,结合"近似积分比例导引"进行全捷联导引头的制导与控制系统仿真实验。测试与仿真实验显示:全捷联导引头视场角大于0.289°时的刻度因数误差小于7%,符合刻度因数理论计算结果;0.0056°的分辨率小于一个周期内的体视线角平均变化量0.011°,满足采样更新的要求,可实现末制导1m的打击精度。实验结果表明大面阵和高分辨率是全捷联图像导引头制导应用的重要手段。     

成像导引头半实物仿真测试系统设计与开发

以成像导引头半实物仿真测试系统为背景,介绍了系统的组成和工作原理.结合实际应用,重点讨论了分系统之间通信、同步等关键技术,给出了总控系统的流程图及系统测试过程.     

成像导引头半实物仿真测试系统设计与开发

以成像导引头半实物仿真测试系统为背景,介绍了系统的组成和工作原理.结合实际应用,重点讨论了分系统之间通信、同步等关键技术,给出了总控系统的流程图及系统测试过程.     

基于ADAMS和Simulink的太阳跟踪器联合仿真

为了了解太阳跟踪器的具体性能,提高设计效率,采用ADAMS和Simulink软件对太阳跟踪器的工作过程进行了虚拟仿真分析。首先利用ADAMS软件建立了系统的动力学模型;利用Simulink软件建立了基于速度闭环的双轴控制系统。然后搭建了机-电联合仿真模型,并进行了仿真研究。分析了太阳跟踪器双轴控制系统的基本性能,确定了太阳跟踪器的目标输入曲线,完成了联合仿真计算。联合仿真结果表明:系统对太阳高度角输入曲线具有较好的跟踪能力,开始跟踪1.5s后系统跟踪非常稳定,跟踪误差小于目标幅值0.1%。得到的结果表明:所建的动力学模型和控制系统模型能够准确地描述跟踪器的工作过程,提高设计效率,可为实际物理样机的开发提供可靠依据。     

光电稳定跟踪装置的控制系统设计

给出了一类光电稳定跟踪装置的框架伺服控制方案,重点研究了速率稳定环的设计过程,使用dSPACE半实物仿真系统进行了速率回路开环特性的模型辨识和高阶滞后超前控制器设计,对于数字化频率特性测试时产生的相位滞后现象进行了理论推导,并提出了相位补偿公式.对于经典控制器可能遇到的精度不足的问题,介绍了相应的非线性补偿方法.针对伺服系统的位置跟踪环和速度稳定环在频域存在的耦合现象,深入分析了产生频域耦合的原因和相应的解耦设计方法,提出了此类系统位置跟踪环和速度稳定环的理想设计模型.在此基础上讨论了姿态干扰隔离度的概念,推导了隔离度的计算公式.对系统工作过程中可能遇到的5种典型情况进行了仿真试验,仿真结果验证了有关概念的正确性.     

ZERO PHASE ERROR REAL TIME CONTROL FOR FLIGHT SIMULATOR SERVO SYSTEM

Flight simulator is an important device and a typical high performance position servo system used in the hardware-in-the-loop simulation of flight control system. Without using the future desired output, zero phase error controller makes the overall system's frequency response exhibit zero phase shift for all frequencies and a very small gain error at low frequency range can be achieved. A new algorithm to design the feedforward controller is presented, in order to reduce the phase error, the design of proposed feedforward controller uses a modified plant model, which is a closed loop transfer function, through which the system tracking precision performance can be improved greatly. Real-time control results show the effectiveness of the proposed approach in flight simulator servo system.     

离散数字液压高效防滑刹车算法

飞机刹车系统是重要的飞机子系统之一。液压刹车系统是目前主流的飞机刹车系统,通常采用电液伺服阀作为刹车控制阀。针对电液伺服阀对污染敏感,易堵塞,造成机轮打滑、抱死等重大事故的缺陷,设计了一种离散数字液压飞机刹车系统。对飞机刹车过程进行分析并建立了数学模型,基于数学模型搭建了飞机刹车半实物仿真系统。提出了一种离散数字液压高效防滑刹车算法,通过控制开启数字阀的组合形式,进而控制刹车及打滑过程中压力变化的速度,有效实现防滑刹车,并在搭建的半实物仿真系统中得到了验证。     

基于DSP的AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统

在对AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统数学模型进行研究的基础上,针对直线电机位置伺服控制系统要求有较好的位置跟踪性能的特点,提出了基于对象模型的位置前馈跟踪控制策略。研制出了基于数字信号处理器DSP的直线电机位置伺服控制系统,即位置环为数字控制,由DSP完成,用于实现位置前馈跟踪控制算法和较高的位置控制精度。实验结果:仿真曲线和实验曲线基本吻合。     

激光跟踪仪精密跟踪系统的设计

对激光跟踪仪的跟踪伺服控制系统进行了整体研究并给出了总体设计方案。针对跟踪目标的精密探测问题,研究了新型探测手段以及微弱光电信号的精细调理技术与数字滤波方法,使得脱靶量探测稳定性优于±2.0μm。针对跟踪角度精密测量问题,设计了圆光栅数据采集系统,实现了角度脉冲的细分、辨向与准确计数;基于谐波分析方法建立了跟踪过程中的误差补偿模型,将角度测量精度由3.5″提高到1.5″。建立了跟踪伺服电机的数学模型,分析了电流环在跟踪控制中的作用机理,提出了电流、速度、位置三闭环控制结构和复合跟踪控制策略。跟踪实验表明:系统最远跟踪距离不小于41.7m,跟踪速度不低于2.0m/s。该项技术还能为空间动态目标跟踪、激光通信等提供有益借鉴。     

数控强力切削中伺服系统对极限切削宽度的影响

针对数控强力切削中颤振问题,建立了包含切削过程颤振环节的数控强力切削伺服系统数学模型。对模型的理论分析、计算机仿真及正交试验验证表明:增大位置环增益KPP可以提高机床快速跟踪性能,减小速度环积分时间常数τs能迅速消除系统静差,但极限切削宽度blim会随之而下降;过大或过小的速度环增益KPS都会导致blim下;优化调节伺服系统KPP,τs和KPS可提高系统的动、静态特性及blim。正交实验优化伺服系统参数方法简单可行,能有效地提高切削系统稳定性和极限切削宽度,适用于重型机床的数控强力切削。     

应用进出油口独立控制原理改善泵控差动缸系统效率

针对新型双调速泵控制的差动缸电液伺服系统,特别是应用于注塑机锁模机构的情况进行了研究。在总压力和腔压力控制的基础上,进一步提出应用缸进口和出口独立控制的思想,使缸在运动过程中,背压保持较低的值,系统的压力始终与负载相适应,在满足系统动静态特性的同时,可充分发挥每台电动机的功率能力,同时降低了系统本身的能量消耗和液压泵的发热,减小电动机功率损失近20％,研究工作得到了仿真和试验验证。     

基于 Linux 的液压伺服系统半实物仿真方法研究

针对商用硬件在环仿真系统价格昂贵、开放性差的问题,提出了一种基于 Linux 实时内核的硬件在环仿真系统的搭建原理和仿真实现方法。采用 USB3.0 总线的研华数据采集卡作为仿真系统对外的硬件接口,保证了仿真系统的实时性、便携性和仿真精度。为了验证所开发的硬件在环仿真系统的实时性,分别进行了实时性能测试和阀控缸液压伺服系统的硬件在环仿真测试。结果表明,所开发的半实物仿真系统实时性强,仿真结果准确可靠,可以在控制器设计的参数整定工作中发挥作用。     

基于TMS320LF2812的永磁同步交流伺服系统

为实现永磁同步交流伺服系统的快速、准确的位置跟踪控制,在分析永磁同步电动机数学模型以及矢量控制原理的基础上,设计了基于数字信号处理器TMS320LF2812的三相永磁同步电机交流伺服系统,并详细论述了该系统的硬件电路构成和软件设计方法,最后根据上述硬件电路及软件编程,对永磁交流伺服系统进行了测试。研究结果表明,基于TMS320LF2812 DSP的三相永磁同步电机交流伺服系统硬件和软件设计合理,系统响应速度良好,可实现精确的位置跟踪。