舵机结构非线性力学特性研究

空空导弹用电动舵机为具有间隙、摩擦等非线性因素的复杂机构,其精确的力学建模技术是空空导弹结构动力学主动设计的关键技术。本文以某型空空导弹电动舵机为实例,采用有限元软件ABAQUS建立舵机系统数字模型,研究了摩擦、间隙及螺纹联接对系统静刚度的影响规律,通过对舵机传动系统静刚度特性的理论分析和试验研究,形成了对具有间隙、摩擦强非线性因素复杂机构的建模和分析方法,为导弹结构动力学的主动分析和设计提供了理论基础。     

传动间隙对舵面颤振的影响分析

针对一类超声速导弹小展弦比舵面的特点,忽略其弯曲方向的模态变化,当舵机／舵面系统旋转方向引入间隙非线性因素时,会使系统产生谐振和耦合颤振问题,因此,首先建立了舵机／舵面系统在模态试验和飞行状态下的单自由度非线性振动模型,通过渐近法求解这一自由度下间隙对系统的影响,以及预载和飞行速度抑制间隙的变化规律,为避免系统发生抖动和结构耦合颤振提供分析依据。     

提高电动舵机动态特性的方法研究

针对导弹对电动舵机动态特性的要求,介绍了电动舵机的一般组成,分析了影响舵机动态特性的因素,研究了伺服电机、间隙、摩擦和控制器对舵机动态性的影响,提出了在工程实际中提高舵机动态性的方法。     

间隙对空间可展结构动力学性能的影响

为揭示间隙对航天器可展结构动力学性能的影响。基于间隙铰的接触变形模式。建立了含间隙的可展结构动力学模型。对含间隙的典型可展结构动力学进行了仿真分析。仿真结果表明间隙对可展结构展开过程动力学性能影响较大。在展开起始阶段，间隙铰关节有较大的接触力；由于间隙的影响，产生持续的脉冲式碰撞接触力；随着间隙增大，碰撞力幅值有增大的趋势，碰撞次数减少。摩擦可能激起系统振动，增加系统动力学非线性；同时，摩擦对可展结构动力学扰动也有一定的抑制作用。     

基于Stribeck模型的舰炮伺服系统摩擦力矩补偿

舰炮伺服系统中,摩擦和间隙等非线性因素是提高系统性能的主要障碍。为了提高系统的低速平稳性和控制精度,对基于Stribeck模型的舰炮伺服系统进行摩擦力矩补偿研究。分析研究摩擦特性对舰炮伺服系统低速性能的影响,在Matlab/Simulink环境下搭建伺服系统模型,选择Stribeck摩擦模型对伺服控制系统进行摩擦补偿试验,并与不含摩擦的理想系统进行仿真对比。仿真结果表明,Stribeck摩擦模型可以较好地描述出摩擦环节对舰炮伺服系统的影响,验证了理论分析的正确性,为控制系统的工程设计提供了依据。     

基于Stribeck模型的舰炮伺服系统摩擦力矩补偿

舰炮伺服系统中,摩擦和间隙等非线性因素是提高系统性能的主要障碍。为了提高系统的低速平稳性和控制精度,对基于 Stribeck 模型的舰炮伺服系统进行摩擦力矩补偿研究。分析研究摩擦特性对舰炮伺服系统低速性能的影响,在Matlab/Simulink环境下搭建伺服系统模型,选择Stribeck摩擦模型对伺服控制系统进行摩擦补偿试验,并与不含摩擦的理想系统进行仿真对比。仿真结果表明：Stribeck摩擦模型可以较好地描述出摩擦环节对舰炮伺服系统的影响,验证了理论分析的正确性,为控制系统的工程设计提供了依据。     

摩擦对电动直线负载模拟器的影响及其抑制研究

为抑制摩擦非线性因素对电动直线负载模拟器（ELLS）的影响,采用仿真与实验结合的方法分析摩擦对ELLS的影响。利用遗传算法对系统中的摩擦模型进行辨识,并得出了系统摩擦力与速度的关系;提出了一种摩擦前馈加变增益PID的混合控制方法,摩擦前馈用于消除摩擦对系统的影响,变增益PID用于进一步抑制系统在低速时的相位滞后;进行了对比仿真与实验。仿真分析与实验结果表明：与传统PID控制相比,采用摩擦前馈加变增益PID控制的ELLS加载波形畸变被抑制、加载误差与相位滞后均明显减少;所提出控制方法能够较好地抑制摩擦对ELLS的影响,提高加载精度。     

基于模型的舵机非线性因素补偿控制研究

为了抑制非线性因素对导弹舵机性能的影响,本文对电动舵机中的非线性因素进行研究分析,建立相关的非线性因素模型,并将非线性模型与舵机控制系统模型综合,同时对基于模型的自适应补偿舵机控制算法进行研究,实现了依赖于模型的自适应控制策略,设计了可以实现对非线性和扰动因素模型参数在线估计并进行补偿的自适应控制器,仿真结果表明该算法对舵机控制系统的稳态精度、超调量、相移、稳定性等有较大改善。     

坦克炮控系统非线性建模与运动性能分析(Ⅰ)

炮控系统是坦克火力控制主线的末端,其性能直接影响到坦克火力的发挥。由于其内部存在齿圈间隙、弹性形变、摩擦力矩、参数摄动和外界扰动等不确定非线性因素,造成炮控系统出现稳态"牵移",驱动死区、延时与振荡、低速"爬行"和高速调炮"超回"等一系列问题,成为制约系统性能进一步提升的主要因素。通过分析炮控系统的结构和各种非线性因素及其规律特点,建立了炮控系统非线性数学模型;在此基础上,开展炮控系统运动性能的理论分析和试验研究,探讨了各种非线性因素对系统性能的影响,为炮控系统分析、设计与非线性补偿控制、进一步提高系统战技指标和充分发挥坦克火力性能提供理论依据和试验基础。     

坦克全电式炮控系统自适应摩擦补偿控制研究

非线性摩擦力矩会影响坦克全电式炮控系统的低速性能,产生低速"爬行"现象.设计了基于李雅普偌夫定理的模型参考自适应控制,实现对系统摩擦补偿控制.自适应摩擦补偿控制可以计算炮控系统中摩擦模型的变化,能克服由于非线性摩擦参数的不确定性对系统造成的影响.仿真和试验表明:采用模型参考自适应控制,能够有效地改善系统速度较低时存在的"爬行"现象,提高系统的低速性能.     

空空导弹舵机性能分析方法

文中主要从导弹自动驾驶仪设计的角度出发,讨论舵机的性能分析方法。推导了导弹对舵偏角与舵偏角速度的需求;从舵机实物测试数据中提取信息,大致了解舵机的性能,进一步判断舵机系统是否满足使用要求,并尝试建立较为准确的舵机线性化仿真模型;通过对舵机非线性环节的分析,给出了消除或减弱非线性环节影响的措施,这为自动驾驶仪设计提供了有效的数据支持。仿真结果表明所采用的分析方法与措施是有效的。     

位置控制系统的研究及计算机仿真

主要对某导弹用气动舵机的试验模型系统进行研究。通过试验,研究整个舵机系统的特性,建立起系统的数学模型,并对系统进行编程、仿真;并通过分析仿真结果与实验结果的差异,来证明系统建模的正确性。这对于气动舵机的研究有着重要的意义。     

位置控制系统的研究及计算机仿真

主要对某导弹用气动舵机的试验模型系统进行了研究.通过试验研究整个舵机系统的特性,建立起系统的数学模型,并对系统进行编程、仿真;通过分析仿真结果与实验结果的差异,来证明系统建模的正确性,这对于气动舵机的研究有着重要的意义.     

位置控制系统的研究及计算机仿真

主要对某导弹用气动舵机的试验模型系统进行了研究.通过试验研究整个舵机系统的特性,建立起系统的数学模型,并对系统进行编程、仿真;通过分析仿真结果与实验结果的差异,来证明系统建模的正确性,这对于气动舵机的研究有着重要的意义.     

机电跟踪系统极限环分析与抑制

针对摩擦引起的机电跟踪系统极限环问题,提出了一种简化的极限环分析和抑制方法.将摩擦非线性特性简化为死区非线性特性,采用描述函数法对系统极限环进行分析,并采用在电机驱动信号中注入颤振信号的方法避免极限环发生.仿真和试验结果表明,该极限环分析和抑制方法可以对系统的极限环进行有效地预测和抑制.     

闭环比例气动舵机的非线性建模分析

对比例气动舵机的闭环控制系统进行了分析,建立了完整的闭环比例气动舵机系统的数学模型,尤其建立了电磁阀、节流孔、连接管和气缸摩擦力等非线性模块的数学模型,对气动舵机进行仿真。     

电动伺服机构中非线性因素的优化设计

采用虚拟样机技术对电动伺服机构中的传动间隙、刚度、摩擦力矩等非线性因素进行了分析,建立了数学模型,得到了相应的仿真特性曲线。通过优化设计,并结合实际样机的试验结果,对非线性因素进行控制,取得了满意的效果。     

高超声速飞行器空气舵系统耦合特性分析及颤振抑制研究

为了预防高超声速飞行器空气舵系统流、固、热、电、磁等多物理场的耦合作用所引发颤振失稳开展颤振抑制研究,建立了将热环境下舵面结构动力特性、高超声速非定常气动力、舵机环节非线性动力学特性耦合起来的舵机-舵面耦合系统数学模型和颤振特性分析方法;对某舵系统进行了数值分析,研究了热环境、电动舵机设计参数以及指令信号幅值对颤振速度的影响,提出在舵机电流环加入超前滞后环节的颤振抑制措施。仿真结果表明,该方法能有效地提高舵系统的颤振速度。     

舵机间隙环节对控制系统的影响分析

导弹的舵机中存在间隙等非线性环节,而采用线性系统的分析方法无法分析出它们对控制系统的影响。本文主要介绍了采用描述函数法分析间隙环节对控制系统的影响,并采用超前校正网络来消除此影响。     

冲压式舵机自振参数随飞行速度变化规律的仿真

为研究导弹飞行速度对冲压式气动舵机自振参数的影响,采用数学建模和计算机仿真的方法,建立了舵机系统的数学模型和计算机仿真模型,通过仿真分析了气源压力和铰链力矩变化对自振参数的影响,揭示了舵机自振参数随飞行速度变化的内在机制,结果显示铰链力矩是影响自振荡参数的主要外在因素.分析表明,在总体设计中,应尽量减小导弹飞行速度的变化范围,以增强冲压式舵机自振荡参数的稳定性.