试件轴角位置伺服系统的控制策略研究

发布时间：2020-07-02 05:41

【摘要】：在高精尖国防武器装备领域中远程导弹技术受到了越来越多国家的重视,它的发展水平是国家先进科学技术的综合体现。仿真转台是导弹设计和研发过程中起着至关作用的实验设备,仿真转台所测试到数据的准确性和可靠性直接影响着试验的测试结果,快速的跟踪和准确的定位是目前导弹仿真转台主要的研究方向之一。PMSM在导弹仿真转台等应用领域得到广泛的应用,然而PMSM在运行过程中又是一个数学模型不精确、易受外界干扰等非线性控制对象,容易导致伺服系统在试验中试件轴角位置跟踪的精度和性能都难以达到试验的性能要求。本文的针对试件轴角位置跟踪控制进行大量研究,主要内容如下:首先,简单介绍了i_d=0的PMSM矢量控制策略,在此控制基础上采用SVPWM,对有位置环、速度环、电流环的三闭环伺服系统进行数学分析和推导。其次,采用了滑膜、模糊滑膜、自适应模糊滑膜、带前馈的自适应模糊滑膜这四种控制器对位置环PI控制器采取了替换分析,通过仿真表明:带前馈的自适应模糊滑膜控制器克服了控制参数变化和负载扰动等不良因素,提高了系统位置跟踪上的精度和性能,并且满足了试验的要求。然后,通过以时间最优为优化目标,采用了三次样条插值算法对期望曲线进行轨迹规划,再通过仿真验证了该算法的可行性。最后,介绍了离心转盘模拟试验装置的结构和原理以及试件轴角位置控制系统软硬件的基本组成,由试验数据可以看出:试件的横向y加速度保持为零,轴向x加速度在0.4s内达到稳态,满足了试验要求,说明了该控制策略是可行的,为以后的位置跟踪控制策略和轨迹规划提供了试验基础。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP273;TJ760.6
【图文】：

图 2.1 伺服电机和转盘图试件轴角位置跟踪控制系统框图如图 2.2 所示，首先由计算机发出位置指令，机串口将位置脉冲指令传送到伺服驱动器，然后伺服电机按照伺服驱动器的命动，通过旋转变压器把实际输出的位置信息通过滑环反馈到伺服驱动器，通过

中北大学学位论文9图 2.2 试件轴角位置跟踪控制的系统框图2.2 理论计算及设备选型2.2.1 伺服电机的选型转盘轴系总的转动惯量：21J 0.095kg m（2-1）伺服电机轴系总转动惯量：4 22J 7.3 10kg m （2-2）伺服电机轴上总的转动惯量：2 3 21 2J J i J 4.53 10kg m （2-3）式中， i =5为钢丝绳在转盘和电机之间的传动比。根据试验的要求：0.4 秒内试件按照预定轨迹运行，试件的轴向 x 加速度为由 0g 加速到 120g，横向 y 加速度为 50g。由此可以得出试件最终的矢量轴转角为：12067.38 1.17650garctg radg （2-4）对矢量轴转角进行二次微分后可求的试件矢量轴转角加速度，根据试验要求可知试件矢量轴转角和加速度曲线如图 2.3 所示，得出转角加速度的最大值为2 415 .8rad/s。

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本文编号：2737810