伺服作动器加载控制系统的研究与实现

发布时间：2020-04-16 12:23

【摘要】：伺服作动器作为导弹制导过程中一个重要的装置部件,其性能的优劣直接决定了导弹飞行过程中的动态品质。加载系统是检测和研究伺服作动器性能的一种非常重要的半实物仿真设备。本文针对伺服作动器系统动静态加载测试需求,提出了基于直线电机的电动加载控制方案,并着重对系统模型及特性、控制仿真、专用测控系统的设计、加载测控试验等方面进行了研究与分析。首先,建立了加载系统与伺服作动器系统的数学模型,研究了各子系统的特性;基于加载系统与伺服作动器系统之间的双向耦合关系,建立了完整的系统模型。其次,开展了加载系统的控制方案的研究。为提高加载控制精度,采用多闭环控制策略;对多余力产生的原因及其对系统性能的影响进行了分析;为了抑制动态加载过程中产生的多余力,在多闭环控制的基础上引入了基于结构不变性原理的前馈补偿算法。并基于MATLAB/Simulink软件平台对上述控制方案进行了仿真与分析。为进一步提高系统特性和控制精度,将滑模变结构控制应用于加载系统,并进行了仿真验证。最后,设计研发了加载测控系统,并搭建了试验平台,进行了加载试验验证。为实现系统良好测控性能与简易操作性的统一,系统采用上下位机的架构,基于PC的上位机负责人机界面的设计,下位机负责系统的实时测控任务。采用DSP+FPGA双核架构设计专用的测控板卡。分别对部分硬件和软件模块进行了分析与设计。搭建了加载试验平台,进行各类加载试验测试,验证了本文控制方案的有效性。
【图文】：

直线电机,实物,旋转电机

型构及工作原理电机相比，直线电机具有诸多的改进和区别，它不需要任何辅线运动，省去了原本旋转电机由旋转运动转化为直线运动的误差因素，更加简单实用。永磁同步直线电机在结构上可以转电机与直线电机的简单结构示意图如图 2.2 所示。旋转电机直线电机次级初级3412定子转子图 2. 2 旋转电机与直线电机结构图

示意图,系统耦合,加载系统,作动器

—总压力-流量系数，ce c iek k C ；—伺服阀流量放大系数，332 ( )(1 )p Lq dn p pk C w n ；—伺服阀流量压力系数，332 ( )(1+ )c dp Lnk C wx p p n ；—液压缸的等效容积，32341tn VVn ，其中2V 取平均值，222LAV ，L 为液压——液压缸等效泄漏系数，33[ ( ) ]1ip ep ipien C C nCCn ；—液压缸的固有频率，22tEAmV ；—液压缸的相对阻尼系数，2 24ce ttk mE BVA V A Em 。完整数学模型节内容分别建立了加载系统中直线电机的数学模型以及被测伺服作动器系统系统与被测伺服作动器系统之间构成了一个双输入双输出的双向耦合系统，系如图 2.10 所示。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;TJ765.3

【参考文献】