三冗余电动伺服系统研究

发布时间：2017-10-14 00:04

  本文关键词：三冗余电动伺服系统研究

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【摘要】：随着高比功率电源技术、现代电力电子技术和控制技术的发展,电动伺服系统逐渐进入实用阶段。电动伺服系统具有组成简洁、能源利用效率高、无漏油漏气、测试维护方便等显著优点,已经开始应用在运载火箭上与摇摆发动机进行推力矢量控制。本文旨在设计一套三冗余电动伺服系统,制定冗余管理策略提高可靠性,并进行仿真及测试试验。首先,设计三冗余电动伺服系统的总体方案,从结构设计和电气控制两部分出发,分别给出了原理分析和设计方;根据系统的工作模式设计了系统冗余总体方案。其次,基于对三冗余伺服系统故障模式的分析,对信号级、控制级和传动结构的故障模式针对性的设计了冗余管理措施进行解决;接着结合应用条件对信号表决方案、故障监控方案、系统重构技术、过载分离机构等进行详细设计。再次,建立三冗余电动伺服系统的数学模型,重点对电机模型、传递特性、负载匹配性等进行参数优化研究,并进行数学仿真计算,确定最佳控制算法;接着对冗余管理策略和工作性能进行验证。最后,研制原理样机并搭建负载匹配试验平台,进行了详细试验研究,通过真实测试和仿真计算结果的差异分析调整控制参数,保证系统性能,验证系统方案的可实施性。本论文在三冗余电动伺服系统的设计过程中,给出了较为全面的系统设计方案和冗余管理方案,针对工作特性进行了详细仿真计算和测试试验,并确定了控制算法及参数,试验数据与理论计算结果一致,取得了较好效果。
【关键词】：三冗余 冗余管理 可行性分析 电动伺服系统
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V448.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 冗余伺服系统概述9-10
• 1.2 冗余伺服系统发展和现状10-12
• 1.3 主要研究内容12-13
• 第2章 三冗余电动伺服系统方案分析13-22
• 2.1 系统总体方案设计13-14
• 2.2 结构方案设计14-15
• 2.3 故障模式分类15-19
• 2.4 冗余方案设计19-20
• 2.5 本章小结20-22
• 第3章 三冗余电动伺服系统冗余管理22-43
• 3.1 故障模式研究22-25
• 3.2 信号表决方案分析25-28
• 3.3 故障监控策略研究28-32
• 3.4 系统重构技术研究32-33
• 3.5 电动机转轴卡滞故障解决方法研究33-39
• 3.6 过载荷分离装置研究39-42
• 3.6.1 摩擦式过载荷分离装置39-40
• 3.6.2 牙嵌式过载荷分离装置40-41
• 3.6.3 永磁式过载荷分离装置41-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第4章 三冗余电动伺服系统设计与仿真43-56
• 4.1 无刷直流电动机模型43-45
• 4.2 系统传动环节模型45-46
• 4.2.1 齿轮减速器设计45-46
• 4.2.2 滚珠丝杠选型46
• 4.3 三冗余反馈电位计模型46
• 4.4 系统负载模型46-48
• 4.5 系统负载效应48-50
• 4.6 系统控制策略50-51
• 4.6.1 位置控制策略50-51
• 4.6.2 三通道电流平衡策略51
• 4.7 系统仿真及分析51-55
• 4.7.1 三冗余表决策略验证53
• 4.7.2 故障通道监测控制验证53-54
• 4.7.3 系统重构状态性能仿真及分析54-55
• 4.8 本章小结55-56
• 第5章 三冗余电动伺服系统测试试验56-65
• 5.1 测试试验装置56
• 5.2 测试技术指标56-57
• 5.3 无故障状态性能测试57-59
• 5.3.1 无故障状态位置特性测试57-58
• 5.3.2 无故障状态暂态特性测试58
• 5.3.3 无故障状态频率特性测试58-59
• 5.4 单通道故障状态性能测试59-61
• 5.4.1 单通道故障状态位置特性测试59
• 5.4.2 单通道故障状态暂态特性测试59-60
• 5.4.3 单通道故障状态频率特性测试60-61
• 5.5 系统重构状态性能测试61-64
• 5.5.1 系统重构状态位置特性测试61
• 5.5.2 系统重构状态暂态特性测试61-62
• 5.5.3 系统重构状态频率特性测试62-64
• 5.6 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 附录71-76
• 致谢76-77
• 个人简历77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：1027834