助飞鱼雷舵负载对电动舵回路系统性能影响

针对助飞鱼雷铰链力矩时变且变化范围大的特点,设计了符合产品要求的电动舵回路系统,建立了该系统的数学模型。根据一条典型标准弹道,计算出铰链力矩的变化规律,施加在电动舵回路系统上,通过数学仿真方法开展舵负载对电动舵回路系统的性能影响研究。利用MATLAB／Simulink工具进行了数学仿真试验,得出了舵机工作在非线性区,如果发生反操纵现象,对舵回路系统的过渡过程影响很大,甚至会引起系统发散。其研究结果对控制半实物仿真方法研究、舵回路系统设计、调试以及随动式舵负载模拟器的设计与研制具有指导意义。     

飞机铁鸟舵面加载系统

设计飞机铁鸟舵面加载系统,在地面模拟飞机飞行时舵面铰链力矩,检测舵面收放性能。用MOOG多通道协调加载控制系统、计算机测控工作站、液压伺服加载、反射内存网、时钟同步网、以太网等先进装备和现代技术,建立加载系统总体设计架构。论述铁鸟舵面加载的工作原理,对各个分系统功能和接口进行界定,对关键设备进行选型,对加载安全保护措施进行说明,描述加载系统的功能。基于本设计组建了某型号飞机铁鸟舵面加载系统。试验结果表明,该设计合理、可行。     

燃气舵气动特性的机理分析

运用工程算法对燃气舵的气动外形进行设计,借助数值模拟方法并采用结构网格和边界层处理技术对已设计的燃气舵进行了单舵片的三维纯气相、无粘、层流绕流情况进行仿真。得到了燃气舵在不同舵偏角下的绕流情况和特点,模拟了燃气舵表面的压力分布,绘制了舵片在不同舵偏角下受到的阻力与升力随时间的变化曲线,给出了压心位置与铰链力矩的变化情况,并对计算结果进行分析。     

导弹气动数据分析与评价方法

从控制系统设计工程应用的角度出发,介绍了导弹气动数据的分析与评价方法;利用力矩平衡的原理,介绍平衡舵偏与气动偏导数的求取方法;并用偏导数与物理参数计算出导弹的弹体特性,给出了弹体固有特性的分析与评价;求取平衡舵偏与舵偏角速度,初步论证了舵机的指标;通过对导弹性能的估算,绘制全空域的性能曲线,为控制系统的设计提供有效的数据支持;计算结果表明了所采用的方法的有效性。     

基于质量矩控制机理的导弹飞行姿态变化的研究

导弹质量矩机动控制通过改变导弹的质心，利用气动配平力矩改变弹体飞行姿态和攻角，从而实现导弹机动控制。在导弹高速飞行时，它克服了气动舵控制方案存在着舵面烧蚀及控制效率降低等弊端。本文详细推导了基于变质心控制导弹的非线性动力学方程，深入分析导弹在纵向平面内姿态变化情况，并研究了由于导弹质心移动引起弹体姿态角变化的两个重要因素，指出针对不旋转弹体的控制策略，为进一步设计导弹控制系统奠定基础。     

十字翼导弹的无耦合飞行控制系统

当一个十字翼导弹在大攻角机动飞行时,由于在控制舵面的迎风处要比背风处的动压高,会产生相当大的有害力矩。这些力矩又会交叉耦合到自动驾驶仪的滚动、俯仰和偏航通道中去,因而产生了稳定性问题。设计了一种新的飞行控制系统,它用测量、控制升力和四个尾翼舵面滚动力矩,而不是控制其舵偏角的方法减小了这种无翼导弹的有害力矩。本文给出了测量的方法和系统的设计方法,同时,也给出了一个例子。与普通的系统相比,它是交叉耦合低、稳定性高的系统。     

基于质量矩控制机理的导弹飞行姿态变化的研究

导弹质量矩机动控制通过改变导弹的质心,利用气动配平力矩改变弹体飞行姿态和攻角,从而实现导弹机动控制.在导弹高速飞行时,它克服了气动舵控制方案存在着舵面烧蚀及控制效率降低等弊端.本文详细推导了基于变质心控制导弹的非线性动力学方程,深入分析导弹在纵向平面内姿态变化情况,并研究了由于导弹质心移动引起弹体姿态角变化的两个重要因素,指出针对不旋转弹体的控制策略,为进一步设计导弹控制系统奠定基础.     

飞行器舵传动机构的摩擦力矩优化研究

研究了飞行器舵传动机构的摩擦力矩，并通过改进传动机构中向心关节轴承的衬垫结构和转动副，对舵传动机构的摩擦力矩进行了优化。采用二重组织的编织结构结合降低树脂用量的方法，改进了向心关节轴承的自润滑聚四氟乙烯（Poly Tetra Fluoro Ethylene，PTFE）编织物衬垫。通过内圈-舵轴相对转动替代内外圈相对转动，降低了传动机构的转动摩擦力臂。试验结果表明，改进后的自润滑衬垫使内径55mm和70mm的向心关节轴承最大摩擦力矩分别降低50.8%和41.7%，内径70mm轴承转动副改进后，传动机构的摩擦力矩进一步降低17.2%左右。     

防空火箭炮随动系统分析

根据防空多管火箭炮的特殊工况，给出系统总体构成及工作流程，对影响多管火箭炮随动系统性能的摩擦力矩、不平衡力矩、燃气流冲击力矩、风力矩以及转动惯量等进行了详细分析，并提供计算公式。对驱动电机、测角装置选取要求及电流环、速度环、控制器的工程设计进行了详细论述。依据设计方法研制一套设备，并给出实验结果。     

迫击炮弹引信精确制导组件气动外形优化

为了给二维弹道修正精确制导组件气动外形设计提供参考,将Fluent流体仿真与编制的外弹道解算程序相结合。利用Fluent所得到的升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数、赤道阻尼力矩系数以及稳定储备量等弹丸气动参数导入弹丸运动方程,分析其外弹道特性,对该二维弹道修正精确制导组件所使用固定鸭舵的舵截面翼型、面积、形状、斜置角、位置以及弹丸尾翼的形状和面积进行了气动优化设计。仿真验证结果表明,鸭舵添加后明显增大了弹丸阻力系数,并且鸭舵的位置越靠近弹体顶部,越不利于弹丸的稳定。对于所配用的迫击炮弹,鸭舵截面翼型取低速翼型系列中相对弯度为0,最大弯度为0,相对厚度为12%的NACA 0012翼型,单个鸭舵面积为723 mm~2、控制舵斜置角为4°、差动舵斜置角为6°、单个尾翼面积为4 567 mm~2,在弹丸初速341 m/s,射角45°时的最大横向修正距离可达112.61 m,满足设计要求。     

角位移增大连杆轴向预压缩驱动器静、动态特性仿真分析

为了进一步增大压电双晶片驱动器的输出角位移,基于轴向预压缩增大压电双晶片输出转角和力矩的方法,提出一种带有连杆机构的压电双晶片驱动器。对驱动器建立了端部带有扭簧的静力学数值模型,以及端部带有微小舵面的刚柔耦合拉格朗日动力学方程及有限元模型。所得的数值结果和有限元结果总体符合程度较好,静力学结果表明：带有连杆机构的轴向预压缩（PBP）驱动器较原PBP驱动器输出角位移增大了4倍以上,最大输出转角可达到26.3°,而输出转矩随之缩小。动力学结果给出了驱动器机构内部能量的传输及分配特性,以文中舵面作为驱动对象,驱动器平均输出角速度达到2 000°/s,控制带宽达到30 Hz,明显优于普通伺服舵机。该角位移增大PBP驱动器的设计和仿真研究可为以大位移、小输出力矩、高控制带宽为特征的微小型飞行器舵机的研制提供理论参考依据。     

隔转鸭舵式弹道修正弹电磁执行机构工况研究

为研究隔转鸭舵式弹道修正弹执行机构的工况,对鸭舵和轴承进行动力学建模,改进基于欧拉方法的双旋弹道模型,并利用弹道参数对电磁执行机构的设计工况进行验证。以不同发射条件下弹体和鸭舵的滚转状态为基础,提取执行机构的工作转速和电磁扭矩。计算结果表明：鸭舵在出炮口后能够快速实现相对弹体的反向滚转,并逐渐达到低速的平衡状态,且平衡转速受发射条件影响小。弹体转速是引起执行机构工作转速范围较大的原因,弹丸经过弧顶后,执行机构的工况趋于平稳,转速保持在130~230 r/s范围,所需扭矩小于0.5 N·m. 从执行机构工作带宽的角度考虑,最佳启控点宜在弧顶之后。基于顶层弹道模型获取关键部件设计指标的方法为双旋弹道修正弹的工程应用提供了借鉴。     

弹丸锥形运动对半捷联稳定平台稳定性的影响分析

为解决弹丸锥形运动的存在导致半捷联稳定平台摆动角速率增大的问题,对带动稳定平台发生摆动的轴承摩擦力矩变化规律进行分析。以SKF轴承摩擦力矩计算模型为基础,用龙格库 塔法对弹丸锥形运动情况下的轴承摩擦力矩进行仿真,结合文献［1］分析的稳定平台工作原理得到锥形运动情况下半捷联稳定平台摆动角速率的理论值。为了对理论分析验证,进行了地面半物理试验,将试验数据与理论仿真数据的频谱分析结果对比,发现二者都存在频率与幅值相一致的高低频段角速率,且低频角速率的频率恒定,高频角速率的频率与弹丸滚转角速率的频率一致。从而说明半捷联稳定平台摆动角速率的增加是由于弹丸锥形运动导致稳定平台俯仰角以及轴承所受压力发生变化,引起轴承摩擦力矩随弹丸滚转角速率同频变化,最终使稳定平台叠加高频角速率所致。     

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.     

飞翼无人机舵面控制分配技术

针对飞翼布局无人机各控制舵面之间耦合性强、实际舵机存在位置与转速约束等问题,提出一种基于效率分级的改进直接舵面分配策略。对各舵面进行操纵效率分级,针对每一级舵面提出一种改进的离散状态下的直接分配方法,并用实例对各舵面的操纵能力进行仿真分析。仿真结果表明:改进的直接分配法在舵面位置与转速2种约束同时存在的情况下,能提高分配的精度,抑制各通道的耦合现象。     

一种3自由度并联拟人机械腿的动力学建模及伺服电机峰值力矩预估

为了弥补当前拟人机器人结构的不足之处和改善拟人机械腿的通用性和适应性,对一种3自由度并联拟人机械腿的动力学性能进行了研究。基于该机械腿的结构布局特点,推导出其运动学反解方程,研究了各输入速度的变化规律,利用拉格朗日方法建立该机械腿的动力学模型。在该模型的基础上建立伺服电机的预估模型,主要包括对伺服电机转速的预估和对电机转矩的预估,分析了机械腿伺服电机驱动的角速度、驱动力矩的变化规律,得到了机械腿的动力学特性,并对机械腿伺服电机峰值力矩预估模型进行了验证,得到最大预估峰值力矩值为3.195 N·m. 分析结果表明,该机械腿机构的驱动角速度和驱动力矩呈周期性变化。伺服电机峰值力矩预估模型为机械腿伺服电机的选型提供了理论参考依据。     

五相开绕组永磁容错电机零序电流开环容错控制策略

针对采用陶瓷轴承的五相开绕组永磁容错电机,开展一相开路故障下的容错控制策略研究.首先建立电机的数学模型.然后在没有相电流和为零的约束下推导容错电流指令,实现故障前后转矩脉动一致.进而提出了一种零序空间开环容错控制策略.该容错控制策略中,降阶解耦矩阵不会随故障相位置不同而改变.接着分析相电流幅值随三次谐波电流注入率增加的...     

海流能发电系统功率跟踪控制策略方法研究

针对一种可伸缩式垂直轴叶轮海流能发电系统,开展最大功率跟踪控制策略研究,解决在海流动态变化过程中的最大能量捕获问题。针对现有海流能最大功率跟踪控制方法存在需要准确测量海流速度、控制系统设计复杂等问题,在分析海流能发电系统运动方程和转矩特性基础上,提出了一种基于2阶滑模控制的最佳转矩控制策略,将叶轮模型输出的转矩作为转矩环的反馈信号。仿真结果表明,所设计的功率调节装置和控制系统能动态地跟踪最大功率点,具有良好动态特性和控制效果,验证了控制策略的稳定性和有效性,对后续开展海流能发电系统实物样机设计具有实际指导意义。     

无刷直流电机直接转矩控制下的转矩脉动抑制

为了减少无刷直流电机的转矩脉动,提高系统动态性能,将直接转矩控制（DTC）应用于无刷直流电机控制系统中。在分析传统脉冲宽度调制（PWM）电流控制的基础上,研究了DTC对无刷直流电机非理想反电动势和换相引起的转矩脉动的抑制作用。根据无刷直流电机两相导通的特点,建立了有磁链观测和无磁链观测的无刷直流电机DTC系统模型,仿真与试验结果均表明,系统实现了对电流和转矩的有效控制,比传统PWM电流控制对转矩脉动具有更好的抑制性能,提高了无刷直流电机的动态性能。     

大功率液力变矩器叶轮强度有限元分析

为解决履带车辆大功率液力变矩器在高转速工况下的叶轮强度问题,基于单向流固耦合(FSI)理论,建立了液力变矩器叶轮强度分析模型.采用全局守恒插值算法,实现了流场网格节点上的流体压力载荷到结构网格节点的插值传递.结合惯性离心载荷,采用静力学分析的方法,对某型液力变矩器叶轮,进行了2种载荷共同作用下的有限元强度分析,得到了其...