面向小型化红外导引头的交流伺服系统研制

发布时间：2020-09-08 22:18

　　 随着精确制导技术的不断发展,对导引头伺服系统的性能指标提出了更高的要求,主要表现在精度高、体积更小。传统的陀螺在精度、体积等方面已经不能满足要求,微机械陀螺的产生和发展为解决这一问题提供了新的思路。但是由于陀螺的贴片及装配误差会引起陀螺轴线和电机轴线不一致,进而造成单轴陀螺的输出角速率耦合,最终影响系统的控制精度。本课题针对这一问题,提出了基于角度反馈的陀螺标定及解耦算法,并根据性能指标设计的小型化导引头伺服系统为实验平台进行算法的验证。首先,对方位/俯仰型导引头伺服机构的框架角速度以及系统装配误差进行了分析,在分析的基础上提出了基于角度反馈的陀螺标定及解耦算法,给出了标定算法及解耦算法软件设计流程,并在提出的算法的基础上设计了方位/俯仰型导引伺服系统总体控制方案。其次,根据项目的性能指标进行了伺服机构的设计,主要包括结构方案选择、驱动电机类型的选择、驱动方式选择以及陀螺的选择。之后进行了导引头伺服机构电机的设计,通过对电机转子结构的设计、极槽配合方案的确定以及绕组匝数确定等确定电机基本结构参数,在此基础上进行电磁场仿真,通过分析提取的数据,得出设计电机的合理性。之后,对导引头伺服机构角位移传感器--有限角度高精度磁电编码器进行设计,通过仿真确定了霍尔元件和磁钢的相对位置。然后,进行了伺服系统硬件电路的设计,从系统的角度将电路分为供电部分、控制与通讯部分、功率驱动部分、反馈单元部分以及线缆部分五大部分,然后进行模块化设计;之后对控制策略进行详细设计,在倍频控制算法的基础上进行了速度稳定回路的设计,并对设计的系统进行隔离度仿真,通过仿真验证了系统具有很好的抑制弹体干扰的能力。最后,搭建了系统的实验平台并进行了相关控制算法的验证。对系统硬件性能进行测试,主要是编码器的标定、功率开关管延时的测量、电机力矩系数的测量;之后是系统调试,通过对比倍频前后系统对电流的响应,验证了倍频程序在改善小电感电机电流波动方面的有效性;通过在线仿真观测解耦前后陀螺的AD积分验证了提出的陀螺标定及解耦算法的正确性并使用解耦之后的陀螺进行了梯形速度指令跟踪实验。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TJ765.333

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本文编号：2814704