高性能转塔伺服系统的设计与实现

发布时间：2020-04-10 16:10

【摘要】：随着现代战争模式的改变,不仅要求武器系统具有更快的机动性和良好的战场生存能力,还要求系统能快速、平稳、无静差的跟踪大幅值的阶跃或等速信号,并具有极小的稳态误差。因此,高性能的轮式车载防空武器逐渐成为了现代防空武器的研究重点。伺服控制系统作为车载武器系统重要组成部分,负责驱动武器系统实现对目标的快速反应和精确跟踪,并引导火力系统精确打击跟踪目标。然而,伺服控制系统作为一种兼具非线性、耦合性和时变性三种复杂特性的综合系统,如何克服机械结构中固存的摩擦、转矩等非线性因素,使伺服控制既能保证系统的快速响应和良好的跟踪精度,又能同时抑制极限环振荡的产生,这已逐渐成为了伺服控制系统研究的重要课题。本文以某车载轻型防空导弹武器系统为背景,对车载转塔伺服控制系统中摩擦非线性及优化控制算法展开了的研究工作。在系统数学模型的分析基础上,采用LuGre摩擦模型对系统的摩擦非线性因素进行了深入的分析,并通过sumulink仿真系统进行了仿真分析,进一步验证所采用的摩擦自适应补偿、智能PID+前馈控制的复合控制方法的有效性。并通过软、硬件集成,将研究成果应用于工程实践。
【图文】：

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图 2-1 转塔伺服系统图Figure 2-1 The turret servo system根据转塔伺服系统的组成，建立了系统框图（图 2-1）。由上图可知转塔伺服系统是一个由电流、速度、位置环闭环控制的系统结构。按反馈信号的位置，可以将电流环、速度环划分为内环，在交流变频器内部实现闭环控制，主要采用电流 P 调节器和速度 PI 调节器，调节器参数可经现场调试确认。将位置环划分为外环，在伺服控制器中实现闭环控制。转塔伺服控制系统选用的交流电机采用自控变频调速技术，其性能与直流电机基本相似，，因此可以以直流电动机为模型，在充分考虑电机内部动态的情况下，建立了转塔伺服控制系统的数学模型，如下图 2-2：

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图 2-1 转塔伺服系统图Figure 2-1 The turret servo system根据转塔伺服系统的组成，建立了系统框图（图 2-1）。由上图可知转塔服系统是一个由电流、速度、位置环闭环控制的系统结构。按反馈信号的位置可以将电流环、速度环划分为内环，在交流变频器内部实现闭环控制，主要采电流 P 调节器和速度 PI 调节器，调节器参数可经现场调试确认。将位置环划为外环，在伺服控制器中实现闭环控制。转塔伺服控制系统选用的交流电机采用自控变频调速技术，其性能与直流机基本相似，因此可以以直流电动机为模型，在充分考虑电机内部动态的情况下建立了转塔伺服控制系统的数学模型，如下图 2-2：
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ76

【参考文献】