小型高精度电动舵机伺服控制系统设计

发布时间：2023-03-19 08:20

　　电动舵机伺服控制系统是导弹和制导炸弹等弹上控制系统的执行部件。本文研究的一种新型的小型化高精度电动舵机系统,包括舵机结构组成和伺服控制部分。根据系统设计要求,研发了具有紧凑型、高带宽、低功耗等特点的直流无刷电动舵机伺服控制系统,经过仿真和原理样机验证,实际指标优于设计指标要求。本文采用的锥齿与直齿相结合的减速传动方案设计了电动舵机的结构本体部分。通过优化结构参数,实现了舵机系统的小型化设计,提高了系统的带宽,实现了小角度的精确跟踪、快速响应和较大的承载能力。建立了电动舵机伺服系统的仿真模型,模型考虑了传动间隙和传动摩擦的影响。通过对舵机系统各组成环节的分析研究,推导了基于直流无刷电机作为伺服驱动机构将电信号转变成机械运动的数学模型,并据此对控制系统参数进行了仿真优化。根据电动舵机的原理和控制特性,基于FPGA的电动舵机控制系统平台对电动舵机的控制系统进行研究,设计电动舵机系统PID控制器,验证了该控制算法的有效性。完成了电动舵机原理样机的开发和测试,样机的负载力矩达到20N·m,灵敏度为0.05°,验证了本文设计方案的可行性和正确性。

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究概况
    1.3 主要研究内容
2 电动舵机系统总体设计
    2.1 电动舵机系统组成
    2.2 主要技术指标
    2.3 电动舵机减速器设计
        2.3.1 传动形式
        2.3.2 齿轮总体设计
        2.3.3 减速比确定
        2.3.4 各轴转矩计算
        2.3.5 锥齿轮设计
        2.3.6 圆柱齿轮设计
        2.3.7 输出轴设计
    2.4 电机设计
        2.4.1 电机选型
        2.4.2 电机性能核算
    2.5 电位器设计
    2.6 总体结构
        2.6.1 舵机本体结构
        2.6.2 舵机控制器结构
        2.6.3 舵机总体结构
    2.7 本章小结
3 电动舵机伺服控制系统建模仿真与设计实现
    3.1 电动舵机数学模型的建立及系统仿真
        3.1.1 模型的建立
        3.1.2 传递函数计算
        3.1.3 仿真验证
    3.2 控制系统设计与硬件实现
        3.2.1 控制系统软件设计
        3.2.2 控制系统硬件设计
    3.3 本章小结
4 电动舵机试验分析
    4.1 测试系统
        4.1.1 测试工装及测试设备
        4.1.2 计算机和全自动化测试软件
    4.2 测试数据
        4.2.1 空载指标测试
        4.2.2 加载指标测试
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3764911