数字舵机激励信号加载方法的研究与实现

为了测试数字舵机的性能,自动测试系统需产生满足数字舵机测试要求的激励信号,本文通过研究数字舵机激励信号的产生条件,实现了一种数字舵机自动测试系统激励信号的加载方法,并对其性能进行了验证,实验结果表明,此方法符合数字舵机激励信号对于定时精度的要求。     

基于嵌入式系统STM32的UUV通用运动控制层设计

为提高UUV分布式控制系统架构中运动控制层的通用性,依据分布式计算和模块化设计的原则,设计了一种基于嵌入式系统STM32的通用运动控制层架构;硬件电路设计以STM32F407ZGT6型芯片为核心微控制器,支持两路CAN总线进行层间通信和推进器控制,输出4路PWM进行舵机控制,对外提供多路RS232和RS485总线接口与各种传感器进行数据交互,并设计了一片IIC接口的掉电非易失EEPROM进行参数保存;软件设计实现CAN总线数据通信和X舵到十字舵的转换逻辑控制;经实验测试,该设计方案能够完成UUV的推进器推进功率控制和X舵的上下左右转向打舵控制,实现了与上层决策规划层进行1 Mbps速率的CAN总线数据通信;结果表明,该设计方案达到了运动控制层的设计目标,实现了具有较强通用性的UUV运动控制层设计.     

Effective model based fault detection scheme for rudder servo system

The inherent nonlinearities of the rudder servo system（RSS） and the unknown external disturbances bring great challenges to the practical application of fault detection technology. Modeling of whole rudder system is a challenging and difficult task. Quite often, models are too inaccurate, especially in transient stages. In model based fault detection, these inaccuracies might cause wrong actions. An effective approach, which combines nonlinear unknown input observer（NUIO） with an adaptive threshold, is proposed. NUIO can estimate the states of RSS asymptotically without any knowledge of external disturbance. An adaptive threshold is used for decision making which helps to reduce the influence of model uncertainty. Actuator and sensor faults that occur in RSS are considered both by simulation and experimental tests. The observer performance, robustness and fault detection capability are verified. Simulation and experimental results show that the proposed fault detection scheme is efficient and can be used for on-line fault detection.     

基于虚拟仪器的舵机综合测试系统设计

为了在实验室条件下模拟舵机系统实际飞行时所受的气动载荷,实现舵机部件和整机的动静态测试,设计了基于虚拟仪器的舵机综合测试系统;针对舵机测试系统自动化化和综合化需求,基于PXI架构和LabWindows/CVI平台,完成了测试系统的硬件设计和软件设计,采用异步定时器实现了实时数据采集,采用tdms数据流实现了大容量高速数据的记录,运用多线程实现了良好的人机交互与流畅的曲线显示,采用ActiveX技术调用Excel实现了测试报表的自动生成;使用和测试结果表明,该测试系统显著提高了舵机测试的效率和精确度以及自动化水平,使用方便,性能稳定,为舵机性能测试和设计优化提供了可靠保障.     

高精度定时方法在舵系统测控中的应用

首先阐述了舵系统的工作特点和测控原理,针对其仿真测控过程中的精确定时需求,研究了Windows 2000系统下几种定时器的性能和用法,然后提出一种Windows高精度性能定时方法,在Visual C++6.0编程环境下,开发出一种高精度定时模块,该模块具备计时、三种延时等待功能接口;经试验测试,该模块定时精度可达μs级;最后将该定时模块应用于某舵系统的测试控制中,结果表明能较好地满足舵系统的测控应用的定时精度要求。     

基于单片机的航向和舵角一体化指针式复示器的设计

针对船舶数字化和指针式复示器直观的特点,设计了不含大变比机械齿轮和不需人工基准位置调节的具有IEC61162标准数字信号输入的航向和舵角一体化指针式复示器;分析复示器的信号流后指出,其本质是由航向外表盘、航向内表盘和舵角指针组成的三个位置随动控制系统;设计了以步进电机为执行器和以步进脉冲计数进行位置估计和在基准位置点通过霍尔元件和永久磁铁进行精确位置测量相结合的控制方案;复示器采用了C8051F023单片机,通过其片上模拟差分输入和线性霍尔元件实现了刻度盘基准位置的精确测量;通过其片上PCA和中断程序实现了电子齿轮;试验表明,该复示器设计稳定可靠,具有较高的性价比。     

一种基于非线性频谱分析的故障预报方法及其应用

论文改进和完善了一种广义频率响应函数(GFRF)的辨识算法,并依此提出了一种基于非线性频谱分析的故障预报方法。最后利用该方法成功地对某型直升机并联电动舵机进行了故障预报。工程应用实例证明了该预报方法的有效性。另外,该方法计算量小,实时性强,适合于在线故障预报,为早期故障预报的研究提供了一种新思路。     

水下航行器电动舵机控制电路设计

介绍了一种美国TI公司的UC1637芯片和日本富士公司的6D130A-050功率模块构成的自主水下航行器舵机控制电路。实践证明．该舵机控制电路结构简单、性能可靠、控制效果良好。     

滑翔增程弹鸭式舵的气动设计与分析

为了保证滑翔增程弹箭在滑翔飞行过程中有效地增程,必须对滑翔弹箭的舵面进行气动设计与分析.阐述了制导炮弹舵面参数确定的原则,研究了滑翔增程弹舵面几何参数的选择、舵面尺寸确定的方法.仿真结果表明,采用该方法确定的舵面气动性能能够保证滑翔增程弹在滑控段飞行过程中稳定性适当,静稳定性储备量约在4%左右;操纵性较好,舵面偏转10°,能够产生约6°的平衡攻角;稳定性与操纵性、舵偏角和平衡攻角匹配较好,为滑翔增程弹舵面的气动设计提供了参考.     

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。