伺服作动器新型动态加载系统仿真与研究

发布时间：2020-08-07 10:30

【摘要】：伺服作动器是导弹制导与控制系统中的重要执行部件,其性能的好坏直接决定了导弹飞行过程中的动态品质。现代导弹技术的发展对伺服作动器的综合性能指标提出了越来越高的要求,而伺服作动器加载试验已成为其性能检测与研究的重要技术手段。本文针对伺服作动器动态性能测试需求,提出一种由直线电机驱动增力模块对伺服作动器系统进行动态加载的新方案,并着重对加载系统特性、控制策略进行了深入研究。全文的主要研究工作与成果如下:1)提出一种采用直线电机驱动增力模块对伺服作动器进行动态加载的方案,充分发挥电动加载便于安装维护、控制灵活以及直线电机高动态特性的优势,并通过增力模块提升驱动力,实现小位移、大推力、高动态特性的力加载,能够适用于高频、大载荷的加载应用。2)分别建立了加载系统和伺服作动器系统的数学模型,对系统特性以及多余力特性进行研究,分析了加载系统和伺服作动器系统之间的耦合特性,其中多余力的耦合干扰是动态加载系统必须要面对的特殊情况,也是影响加载系统力控制精度的关键因素。3)设计了加载系统多闭环控制+前馈的复合控制方案。其中,采用位置前馈和速度前馈以减小系统的相位滞后;基于结构不变性原理进行前馈补偿抑制多余力;在力闭环设计模糊自适应PID控制器,通过实时调节PID控制参数,进一步抑制多余力,提高系统的控制精度和适应能力。同时,对系统控制策略进行了仿真分析与验证。4)基于Matlab/Simulink和AMESim分别建立了直线电机、增力模块与伺服作动器液压系统仿真模型,充分发挥两仿真软件在各自领域的优势,利用接口技术对系统性能进行联合仿真试验,比单纯的数学建模方法更加真实地反映了系统特性,建模效率及仿真准确度更高,进一步验证了本文加载方案与控制策略的正确性。
【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】：2017
【分类号】：TJ765
【图文】：

原理图,前馈控制,原理图,传递函数

南京航空航天大学硕士学位论文制原理简介环控制是根据系统的误差值来进行控制，当输出量发生变化时才会形成误系统输出误差的控制量，因此反馈控制在时间上存在一定滞后。为了减小统控制精度和跟踪能力，在闭环控制的基础上，加入前馈控制环节。在现馈控制技术的应用也越来越广泛，图 4.1 为一个标准的前馈控制器[64]，其中递函数， ( )FG s 为前馈通道传递函数， ( )pG s 为控制对象的传递函数，FK 制器 ( )cG s 和控制对象 ( )pG s 组成控制回路，基于该闭环控制回路，引入前从图中可以计算出系统的传递函数方程如式（4-1）所示：( )[ ( ) ( )] ( )( )( ) 1 ( ) ( ) F F C FC PC sK G s G s G ssR s G s G s差传递函数如式（4-2）所示：1 ( ) ( )( )1 ( ) ( ) F F PeC PK G s G ssG s G s

【参考文献】