直驱式电液伺服舵机控制系统建模与仿真

发布时间：2017-09-21 23:21

  本文关键词：直驱式电液伺服舵机控制系统建模与仿真

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【摘要】：直驱式电液伺服舵机作为飞行器控制系统的执行机构,是飞行姿态控制的重要装置,其性能对飞行器的飞行特性有着决定性的影响。本文通过建模仿真对某小型直驱式电液伺服舵机系统的稳定性、动态特性和静态特性进行了分析,并完成控制器的改进设计。首先分析了直驱式电液伺服舵机的工作原理和结构特征,以此为基础根据运动学理论建立了舵机的数学模型,并进一步获得舵机系统的传递函数;利用MATLAB软件对舵机系统进行了频域分析,通过Bode图分析了其稳定性。利用AMESim软件平台,根据直驱式电液伺服舵机控制系统结构原理,搭建舵机控制系统模型,并进行了仿真分析,针对发现的问题分析原因,并进行修改完善。针对舵机系统的性能需求,开展了控制器的设计与改进。将神经网络与传统PID控制器相结合,形成单一神经元自适应PID控制器应用于舵机控制系统。仿真结果表明,与普通PID控制相比,运用单一神经元自适应PID控制器控制的直驱式电液伺服舵机系统响应更快,控制精度更高,可实现无超调,系统稳定性好。
【关键词】：电液伺服舵机 直驱式 AMESim 单一神经元自适应PID
【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】：2015
【分类号】：V249.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景和意义11
• 1.2 舵机的发展历史11-12
• 1.3 电液舵机的分类及特点12-14
• 1.4 直驱式电液伺服技术研究现状14-18
• 1.4.1 国内外直驱式电液伺服技术的研究现状14-17
• 1.4.2 国内外电液伺服仿真技术发展现状17-18
• 1.6 本课题研究内容及组织构架18-20
• 1.6.1 研究内容18-19
• 1.6.2 文章的组织架构19-20
• 第二章 直驱式电液伺服舵机的原理及组成20-27
• 2.1 直驱式电液伺服舵机控制系统工作原理20-21
• 2.1.1 舵机液压系统传动原理20
• 2.1.2 舵机控制系统工作原理20-21
• 2.2 直驱式电液伺服舵机的组成21-25
• 2.2.1 PID控制器22
• 2.2.2 直流无刷伺服电机22
• 2.2.3 减速器22-23
• 2.2.4 滚珠丝杠23
• 2.2.5 伺服液压缸23-24
• 2.2.6 摆动液压缸24
• 2.2.7 反馈装置24-25
• 2.2.8 其他设备25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 直驱式电液伺服舵机数学建模与分析27-46
• 3.1 电机驱动环节27-30
• 3.1.1 直流无刷伺服电机模型27-29
• 3.1.2 PID控制器模型29-30
• 3.2 机械动力环节30-33
• 3.2.1 运动位移分析计算31-32
• 3.2.2 转动惯量折算32-33
• 3.3 液压动力环节33-38
• 3.3.1 伺服液压缸34-36
• 3.3.2 摆动液压缸36
• 3.3.3 液压动力环节方程36-38
• 3.4 位置反馈环节38
• 3.5 直驱式电液伺服舵机的数学模型38-40
• 3.6 位置系统开环特性研究40-42
• 3.7 转舵机构性能与尺寸的关系42-45
• 3.9 本章小结45-46
• 第四章 直驱式电液伺服舵机的建模与仿真46-59
• 4.1 直驱式电液伺服舵机的AMESim建模46-51
• 4.1.1 AMESim软件介绍及特点46-47
• 4.1.2 直驱式电液伺服舵机AMESim建模中所用到的应用库47-48
• 4.1.3 直驱式电液伺服舵机各组成部分AMESim模型48-50
• 4.1.4 直驱式电液伺服舵机系统AMESim模型50-51
• 4.2 直驱式电液伺服舵机系统参数的确定51-54
• 4.3 系统仿真分析54-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 直驱式电液伺服舵机的控制器设计59-68
• 5.1 传统PID59-60
• 5.2 神经网络技术60-61
• 5.2.1 神经网络技术介绍60
• 5.2.2 单神经元模型60-61
• 5.3 单一神经元自适应PID数学模型61-63
• 5.4 单一神经元自适应PID的AMESim模型63-64
• 5.5 直驱式电液伺服舵机AMESim模型64
• 5.6 仿真分析64-67
• 5.7 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 工作总结68
• 6.2 研究展望68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的论文74

【参考文献】

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本文编号：897463