钢丝牵引舵系统控制策略的研究
发布时间：2021-07-09 09:48
当今，科学技术发展迅猛，在高科技下的未来局部战争中，制空权的争夺往往是决定战争双方胜负的关键点，而空空导弹以其体积小，重量轻，机动灵活的特性成为争夺制空权和进行空中对抗的主要武器。舵机作为导弹系统的执行机构，其性能的先进程度对空空导弹的整体性能起着举足轻重的作用。由于课题对导弹舵机的位置和体积提出了特殊的要求，故本文构建了一个钢丝牵引舵系统，但采用钢丝牵引策略增加了系统的非线性，且钢丝绳会因为受到负载转矩而发生形变，所以针对钢丝牵引舵系统的特点对其控制策略进行研究，以构建一个高性能的钢丝牵引舵系统，具有十分重要的意义。本文首先对钢丝牵引舵系统的组成进行了介绍，建立了各个部分对应的数学模型，并利用MATLAB的Simulink工具箱搭建了系统的三闭环控制模型，从而对整个系统有了更为深刻的认识。在建立仿真模型的过程中，简要介绍了系统所采用的双极性三相六拍驱动方式，并改进了无刷直流电机的传统电流采样方式。其次，引入了基于人工轨迹规划法的转动惯量的离线辨识方法，并在此基础上提出了两种负载转矩辨识策略，它们分别是基于全阶状态观测器的负载转矩辨识方法和基于直接微分法的负载转矩辨识方法。利用辨识得到...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 导弹舵系统的发展概况
1.3 钢丝牵引舵系统的介绍
1.4 本文的内容安排
第2章 钢丝牵引舵系统的结构与建模
2.1 钢丝牵引舵系统的结构
2.1.1 钢丝牵引舵系统的组成
2.1.2 钢丝牵引舵系统的工作原理
2.2 钢丝牵引舵系统组成部分的选型及其数学模型
2.2.1 伺服电机及其数学模型
2.2.2 减速传动机构及其数学模型
2.2.3 钢丝牵引装置及其数学模型
2.2.4 驱动器及其数学模型
2.2.5 位置传感器及其数学模型
2.3 钢丝牵引舵系统仿真模型的建立
2.3.1 伺服电机仿真模块
2.3.2 逻辑换向仿真模块
2.3.3 驱动器仿真模块
2.3.4 电流反馈仿真模块
2.3.5 钢丝牵引装置仿真模块
2.4 本章小结
第3章 舵机负载转矩辨识与补偿策略的研究
3.1 引言
3.2 转动惯量的离线辨识
3.3 负载转矩的在线辨识
3.3.1 负载转矩全阶状态观测器的设计
3.3.2 基于直接微分法的负载转矩辨识
3.4 基于负载转矩辨识的角度补偿策略
3.5 基于负载转矩辨识的电流补偿策略
3.6 本章小结
第4章 变论域模糊PID控制器的设计
4.1 引言
4.2 模糊控制器设计概述
4.2.1 模糊控制器的系统组成
4.2.2 模糊控制器设计的主要内容
4.3 模糊PD控制器的设计
4.4 模糊PID控制器的设计
4.5 变论域模糊PID控制器的设计
4.5.1 变论域模糊控制算法提出的背景
4.5.2 变论域模糊控制算法的基本结构
4.5.3 变论域模糊控制算法的设计
4.6 仿真实验与结果分析
4.7 本章小结
第5章 钢丝牵引舵系统控制系统的实现
5.1 引言
5.2 钢丝牵引舵系统的硬件电路设计
5.2.1 STM32F103RC最小系统设计
5.2.2 舵机控制系统电源模块的设计
5.2.3 功率驱动电路设计
5.2.4 电流采样及保护电路设计
5.2.5 位置传感器信号调理电路设计
5.3 钢丝牵引舵系统的软件设计
5.3.1 主程序软件设计
5.3.2 中断服务程序软件设计
5.4 实验结果及分析
5.4.1 电流环实验分析
5.4.2 转动惯量辨识实验分析
5.4.3 负载转矩辨识实验分析
5.4.4 位置环阶跃响应实验分析
5.4.5 位置环正弦跟踪实验分析
5.4.6 双极性三相六拍驱动实验分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于最小二乘法的鱼雷推进电机参数辨识方法[J]. 王崇武,解佳鹏,李宏. 鱼雷技术. 2011(05)
[2]国外空空导弹发展的新特点[J]. 明宝印,毕建国,邢晓岚,宋劲松. 飞航导弹. 2011(04)
[3]2010年国外空空导弹发展综述[J]. 任淼,王秀萍. 航空兵器. 2011(02)
[4]基于相电流的航空无刷直流电机电流闭环研究[J]. 谭博,刘卫国,马瑞卿,赵君. 微电机. 2011(03)
[5]基于变论域模糊PID的汽提塔温度控制方法[J]. 高淑芝,高宪文,朱志承. 东北大学学报(自然科学版). 2010(10)
[6]固体导弹伺服系统的现状和发展趋势[J]. 高光磊,宋锦,王振华. 战术导弹技术. 2009(02)
[7]交流伺服系统负载转矩辨识与速度补偿算法研究[J]. 周旭,石航飞,陈志锦. 兵工自动化. 2008(01)
[8]PMSM交流伺服系统负载转矩动态补偿方法[J]. 李建军,桂卫华. 微特电机. 2007(05)
[9]基于CPLD的BLDCM双极性驱动逻辑实现方法[J]. 周勇,李声晋,芦刚. 微特电机. 2006(03)
[10]带负载转矩补偿的无刷直流电动机速度控制[J]. 龚金国,任海鹏,刘丁. 电机与控制学报. 2005(06)
博士论文
[1]变论域自适应模糊控制器的VLSI实现研究[D]. 单伟伟.清华大学 2008
硕士论文
[1]永磁同步电机的参数辨识及其在控制中应用的研究[D]. 徐俊瑞.哈尔滨工业大学 2011
[2]电动舵伺服系统变论域模糊控制策略的设计与实现[D]. 梅琦.哈尔滨工业大学 2010
[3]舵机系统自适应控制策略研究[D]. 郭可发.哈尔滨工业大学 2010
[4]高速无人机电动舵机控制器的设计与实现[D]. 周小庆.浙江大学 2010
[5]快速响应电动伺服系统[D]. 马长军.哈尔滨工业大学 2007
[6]全数字永磁交流伺服驱动系统的研究[D]. 刘日宝.南京航空航天大学 2004
本文编号：3273516
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 导弹舵系统的发展概况
1.3 钢丝牵引舵系统的介绍
1.4 本文的内容安排
第2章 钢丝牵引舵系统的结构与建模
2.1 钢丝牵引舵系统的结构
2.1.1 钢丝牵引舵系统的组成
2.1.2 钢丝牵引舵系统的工作原理
2.2 钢丝牵引舵系统组成部分的选型及其数学模型
2.2.1 伺服电机及其数学模型
2.2.2 减速传动机构及其数学模型
2.2.3 钢丝牵引装置及其数学模型
2.2.4 驱动器及其数学模型
2.2.5 位置传感器及其数学模型
2.3 钢丝牵引舵系统仿真模型的建立
2.3.1 伺服电机仿真模块
2.3.2 逻辑换向仿真模块
2.3.3 驱动器仿真模块
2.3.4 电流反馈仿真模块
2.3.5 钢丝牵引装置仿真模块
2.4 本章小结
第3章 舵机负载转矩辨识与补偿策略的研究
3.1 引言
3.2 转动惯量的离线辨识
3.3 负载转矩的在线辨识
3.3.1 负载转矩全阶状态观测器的设计
3.3.2 基于直接微分法的负载转矩辨识
3.4 基于负载转矩辨识的角度补偿策略
3.5 基于负载转矩辨识的电流补偿策略
3.6 本章小结
第4章 变论域模糊PID控制器的设计
4.1 引言
4.2 模糊控制器设计概述
4.2.1 模糊控制器的系统组成
4.2.2 模糊控制器设计的主要内容
4.3 模糊PD控制器的设计
4.4 模糊PID控制器的设计
4.5 变论域模糊PID控制器的设计
4.5.1 变论域模糊控制算法提出的背景
4.5.2 变论域模糊控制算法的基本结构
4.5.3 变论域模糊控制算法的设计
4.6 仿真实验与结果分析
4.7 本章小结
第5章 钢丝牵引舵系统控制系统的实现
5.1 引言
5.2 钢丝牵引舵系统的硬件电路设计
5.2.1 STM32F103RC最小系统设计
5.2.2 舵机控制系统电源模块的设计
5.2.3 功率驱动电路设计
5.2.4 电流采样及保护电路设计
5.2.5 位置传感器信号调理电路设计
5.3 钢丝牵引舵系统的软件设计
5.3.1 主程序软件设计
5.3.2 中断服务程序软件设计
5.4 实验结果及分析
5.4.1 电流环实验分析
5.4.2 转动惯量辨识实验分析
5.4.3 负载转矩辨识实验分析
5.4.4 位置环阶跃响应实验分析
5.4.5 位置环正弦跟踪实验分析
5.4.6 双极性三相六拍驱动实验分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于最小二乘法的鱼雷推进电机参数辨识方法[J]. 王崇武,解佳鹏,李宏. 鱼雷技术. 2011(05)
[2]国外空空导弹发展的新特点[J]. 明宝印,毕建国,邢晓岚,宋劲松. 飞航导弹. 2011(04)
[3]2010年国外空空导弹发展综述[J]. 任淼,王秀萍. 航空兵器. 2011(02)
[4]基于相电流的航空无刷直流电机电流闭环研究[J]. 谭博,刘卫国,马瑞卿,赵君. 微电机. 2011(03)
[5]基于变论域模糊PID的汽提塔温度控制方法[J]. 高淑芝,高宪文,朱志承. 东北大学学报(自然科学版). 2010(10)
[6]固体导弹伺服系统的现状和发展趋势[J]. 高光磊,宋锦,王振华. 战术导弹技术. 2009(02)
[7]交流伺服系统负载转矩辨识与速度补偿算法研究[J]. 周旭,石航飞,陈志锦. 兵工自动化. 2008(01)
[8]PMSM交流伺服系统负载转矩动态补偿方法[J]. 李建军,桂卫华. 微特电机. 2007(05)
[9]基于CPLD的BLDCM双极性驱动逻辑实现方法[J]. 周勇,李声晋,芦刚. 微特电机. 2006(03)
[10]带负载转矩补偿的无刷直流电动机速度控制[J]. 龚金国,任海鹏,刘丁. 电机与控制学报. 2005(06)
博士论文
[1]变论域自适应模糊控制器的VLSI实现研究[D]. 单伟伟.清华大学 2008
硕士论文
[1]永磁同步电机的参数辨识及其在控制中应用的研究[D]. 徐俊瑞.哈尔滨工业大学 2011
[2]电动舵伺服系统变论域模糊控制策略的设计与实现[D]. 梅琦.哈尔滨工业大学 2010
[3]舵机系统自适应控制策略研究[D]. 郭可发.哈尔滨工业大学 2010
[4]高速无人机电动舵机控制器的设计与实现[D]. 周小庆.浙江大学 2010
[5]快速响应电动伺服系统[D]. 马长军.哈尔滨工业大学 2007
[6]全数字永磁交流伺服驱动系统的研究[D]. 刘日宝.南京航空航天大学 2004
本文编号：3273516
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