基于间隙等效模型的舵机非线性控制研究

发布时间：2021-07-12 01:06

　　舵机作为导弹执行机构,其性能对弹体特性提升起着关键性的影响。随着导弹对舵机的性能需求越来越高,舵机间隙、摩擦和弹性变形以及参数摄动等非线性因素影响日益凸显,严重制约了系统性能提升,因此开展舵机非线性特性研究显得尤为重要。结合某在研工程舵机因长时运转而出现机构磨损造成的间隙放大问题,给出了含间隙等效的舵机仿真控制模型,并针对舵机非线性控制特性和飞行状态大间隙下惯量响应所导致的导弹稳定性问题开展仿真分析和试验验证;最后引入自抗扰控制算法设计,可以一定程度上解决含间隙的舵机系统负载干扰下鲁棒性较弱的问题。该研究对控制器设计和机构间隙控制具有较好的指导意义。 

【文章来源】：微电机. 2020,53(12)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

间隙示意图

本文依托某在研工程舵机实际问题开展建模研究,该舵机为位置闭环控制系统,用于导弹舵面偏角的实时跟踪偏转。与传统位置伺服一样,含控制器、减速传动、伺服电机以及反馈测量模块,其中减速传动为齿轮系+滚珠丝杠副+摇臂组成,伺服电机选用带旋转变压器的无刷电机,反馈测量模块为导电塑料电位器。图2给出了位置控制框图,间隙存在于减速传动中,如齿轮系之间的啮合、丝杠两端的轴承径向窜动、丝杠轴与轴承内侧的配合、螺母与丝杠的导向回程配合以及摇臂与舵轴拨叉的配合等。

为了便于分析,将无刷电机视作一个旋转体,惯量为J,将所有减速传动的惯量等效为另一个旋转体,惯量为Jl,那么电动舵机的间隙模型就等效为如图1所示的两个旋转体之间的间隙模型,则可按照式(1)建立它们之间的力学传递关系,其中电动舵机的间隙可通过间隙测量设备实测得到,同样传动机构的静刚度也可以通过刚度测量设备实测得到。建立等效模型如图3所示,相关变量定义见表1。表1 变量定义 名称 符号 名称 符号 相相电感 La 相相电阻 Ra 反电势系数 ke 力矩系数 k1 阻尼系数 η 传动等效惯量 Jl 电机惯量 J 传动比 kgear 电磁力矩 Te 传动静刚度 kg

【参考文献】：
期刊论文
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[3]工业机器人用永磁同步电机自抗扰控制器的设计[J]. 赵珅,刘栋良,赵冉.  工业控制计算机. 2018(01)
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[7]抑制飞控系统舵机间隙影响的非线性补偿器设计[J]. 黄立梅,吴成富,马松辉.  飞行力学. 2012(02)
[8]齿隙非线性研究进展[J]. 赵国峰,樊卫华,陈庆伟,胡维礼.  兵工学报. 2006(06)

硕士论文
[1]带传动间隙的弹性负载系统机械谐振机理分析及抑制[D]. 郝亮.哈尔滨工业大学 2014



本文编号：3278876