滚珠丝杠电动舵机系统建模及观测补偿控制

发布时间：2021-08-05 20:20

　　本文以航弹舵机控制项目为应用背景,设计滚珠丝杠电动舵机系统,并对该系统进行数学建模及仿真。以经典鲁棒控制理论及现代滑模控制理论为基础,考虑舵机系统工作中存在的模型不确定性和外界扰动对系统的稳定性和性能影响,研究了电动舵机系统鲁棒观测补偿控制及滑模观测补偿控制。本文的主要工作包括以下几个方面:1.以航弹舵机控制项目为应用背景,根据所提的电动舵机技术指标要求进行滚珠丝杠电动舵机系统,包括舵机减速传动机构、永磁直流伺服电机、反馈电位器等部件的设计;2.简要分析舵机系统样机特性,建立舵机系统各部分的数学模型,求解传递函数,串联舵机各环节以推导得出全电动舵机系统数学模型。设计不完全微分PID控制器,分别进行静、动态性能的仿真测试分析,验证基本控制器良好的控制性能;3.基于鲁棒控制基本理论设计电动舵机鲁棒观测补偿控制。对电动舵机伺服鲁棒控制方法进行研究:分析电动舵机系统不确定性和系统参数灵敏度,给出参数对系统稳定性影响大小的结论;设计鲁棒观测补偿控制器,并对负载扰动的抑制效果进行分析。通过对比仿真不同形式指令信号及外部负载条件下鲁棒控制效果,验证鲁棒观测补偿控制方法的有效性。舵机系统采用鲁棒观测补... 

【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】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

舵机三维模型图

由滚珠丝杠减速机构、永磁稀土无刷直流电机、角舵体等零部件组成。滚珠丝杠式电动舵机的主要传、螺母以及滚珠组成滚珠丝杠副。其实现传动的过的螺旋槽中反复循环运动，滑动运动在这种机构下器安装时角度敏感轴与舵机输出轴同轴，以精确测。舵机三维模型见图 2-3，舵机系统三维模型见图图 2-3 舵机三维模型图

图 2-5 四路舵机三维模型外形图.1 电机选用电机作为构成舵机系统的主要机电部件，由于舵机系统是典型的机电系统，选取小转动惯量、高转速的电机是实现系统快速响应的前提。制作的永磁无刷直流电机是同类力矩电机中性能较为优越的一种，该速较高，动态特性好，适用于舵机系统。在电源供给方面，永磁稀土比永磁交流电机控制相对方便、稳定性高、使用相对广泛。综合分析小、输出力矩、控制特性、输出速度等要求，选择使用永磁稀土无刷以满足舵机动态控制特性要求。根据总体要求，通过分析计算，舵机系统选用的 J32ZWX01 无刷直流要技术指标如下：额定电压：28V DC；额定转矩：50m N m；额定电流：4.5A；

【参考文献】：
期刊论文
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[3]永磁直线同步电机控制技术[J]. 王文斌,王德成.  防爆电机. 2017(05)
[4]基于内模原理的煤矿静止无功发生器滑模电流解耦控制[J]. 吴晓飞,崔嵬,都鑫.  煤炭技术. 2017(07)
[5]基于输出调节及内模原理的无静差跟踪控制[J]. 侯艳,张武.  电子设计工程. 2017(12)
[6]基于内模原理的MMC-STATCOM控制策略研究[J]. 朱珠,宫玮丽,蔡涛,周松林.  控制工程. 2016(10)
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[9]基于鲁棒右互质分解的直流伺服系统精确跟踪控制[J]. 王瑷珲,郑敏,廖伍代.  计算机测量与控制. 2014(06)
[10]磁悬浮永磁直线伺服系统H∞保性能控制研究[J]. 贺伟,蓝益鹏.  组合机床与自动化加工技术. 2014(06)

博士论文
[1]滚珠丝杠式电动舵机非线性分析及控制策略研究[D]. 张明月.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014



本文编号：3324400