导引头伺服机构动态特性分析与测试技术研究
发布时间：2021-12-19 08:35
伺服机构是导引头的核心部件,其动态性能的好坏直接决定了精确制导武器的工作性能。本文选题来源于国家自然科学基金,针对导引头伺服机构装配过程中动态特性难以控制的问题,研究伺服机构的谐振频率、摩擦力矩及其不均匀性的在线检测技术,为伺服机构的装调提供反馈手段。本文针对万向框架和弧形结构两类典型的伺服机构形式,研究了影响其动态特性的关键因素,包括轴承的预紧力和压紧滚子的偏心量,建立了这两个关键因素分别与伺服机构谐振频率和摩擦力矩的影响模型。研究了基于电气性能测试的谐振频率、启动力矩和运动力矩一体化测试原理,研制了一套通用伺服机构动态特性在线测试系统,并通过测试实验验证了系统的有效性。本文的主要研究内容包括:（1）研究导引头伺服机构动态特性的影响因素。首先归纳了伺服机构的结构形式,分析了两类常用的典型结构;然后基于Hertz弹性接触理论建立轴承的预紧力—刚度模型和偏心量—摩擦力矩模型,分析了轴承预紧力和滚子偏心量对伺服机构谐振频率、摩擦力矩的影响规律。（2）研究伺服机构动态特性的在线测试技术。首先研究了谐振频率和摩擦力矩的测试原理和测试方法,然后结合在线测试要求以及导引头伺服机构的结构特点和控制共...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
伺服机构稳定平台的典型应用
的运动力矩也会导致伺服机构的跟踪精度不能满足要求。（a）速度死区 （b）低速爬行图1.2 摩擦力矩对伺服机构的影响在导引头伺服机构的生产制造过程中，精密装配是伺服机构制造过程的关键环节，对伺服机构的动态性能有着极为重要的影响。目前，装配工艺及参数对伺服机构性能的影响机制并不十分清楚，在其精密装配的过程中存在诸多技术盲区，已成为制约导引头伺服机构工作性能的重要因素。一方面，在装配过程中，各类轴承、齿轮副、螺栓以及伺服框架等零部件在装配联接时调整与预紧工艺直接影响装配联接的刚度与阻尼，装配联接结构中的刚度和阻尼又直接影响装配结构的振动模态和谐振频率；另一方面，零件加工误差、装配环节中的装配应力、装配间隙和装配变形等因素会直接影响摩擦力矩，致使摩擦力矩分布不均匀，而摩擦力矩及其不均匀性又直接决定着伺服机构的启动力矩和运动力矩。由于装配过程中的装配因素难以做到定量和精确控制
就是这种结构。（a）PBB-AE （b）AIM-9X图1.6 弧形结构式导引头从运动学的角度来说，虽然弧形框架每边只需要 3 个支撑滚子即可，但是其他滚子的存在是为了增加承载能力，以避免采用更大的轴承。而且，弧形框架结构式导引头有几个支撑滚子在结构设计上是存在偏心的（如图 1.7），可调整压紧弧形框架以降低装配的难度以及零部件加工精度[12]。但是由此带来装配过程中的变形以及装配误差都会导致摩擦力矩的产生及不均匀性现象，支撑滚子与弧形框架之间的接触刚度也会对伺服机构谐振频率产生一定的影响，这些对导引头的动态性能都有一定的影响。固定滚子固定滚子偏心滚子底座图1.7 弧形框架支撑滚子1.2.2 导引头动态特性的研究现状随着现在科学技术的不断发展，光电器件、微电子半导体、集成电路和信息处理技术的日趋成熟
【参考文献】：
期刊论文
[1]动力陀螺式激光导引头的动力学建模与仿真[J]. 李慧,吴军辉,胡欣,赵宏鹏,殷瑞光. 激光与红外. 2011(07)
[2]关于深沟球轴承沟曲率半径系数的选取[J]. 徐卫军,孙慧广. 哈尔滨轴承. 2011(02)
[3]两自由度精密伺服机构装配工艺研究[J]. 代亚新,谢超. 航天制造技术. 2011(02)
[4]基于虚拟样机的导引头伺服机构谐振频率分析[J]. 罗自荣,苗少帅,张志雄,尚建忠. 兵工学报. 2010(02)
[5]质量不平衡力矩对导引头伺服机构性能影响分析[J]. 朱华征,范大鹏,张文博,马东玺. 红外与激光工程. 2009(05)
[6]轴系摩擦力矩测量仪的研制[J]. 李副来,李济顺,朱孔敏. 轴承. 2008(10)
[7]国外毫米波精确制导技术的发展趋势[J]. 刘逸平. 火控雷达技术. 2008(03)
[8]光学精确制导技术的发展现状与展望[J]. 黄培康,袁起,朱振福,费锦东. 红外与激光工程. 2007(S2)
[9]精确制导武器红外成像导引头控制系统研究[J]. 耿峰,祝小平. 宇航学报. 2007(03)
[10]摩擦模型及其磁滞特性的研究[J]. 张晓巧,王兴松. 中国科技论文在线. 2007(03)
博士论文
[1]精密光电稳定平台参数辨识与摩擦补偿控制问题研究[D]. 黎志强.国防科学技术大学 2013
[2]精密指向机构非线性动力学建模与测控问题研究[D]. 范世珣.国防科学技术大学 2012
[3]成像导引头伺服机构若干基本问题研究[D]. 朱华征.国防科学技术大学 2012
硕士论文
[1]基于虚拟仪器的伺服机构谐振频率测试系统研制[D]. 李伟.西安电子科技大学 2014
[2]基于虚拟样机的伺服机构参数化建模及动态特性分析[D]. 张蒙蒙.西安电子科技大学 2014
[3]精密伺服传动机构摩擦力矩的测试研究[D]. 任美荣.西安电子科技大学 2014
[4]特种机电系统结构谐振频率测试方法研究与应用[D]. 夏林.西安电子科技大学 2013
[5]摩擦力矩的测试方法研究[D]. 冯炳.哈尔滨工业大学 2010
[6]圆锥滚子轴承摩擦力矩在线自动检测技术研究[D]. 林兴武.华中科技大学 2009
[7]导引头伺服机构谐振频率与去耦精度分析[D]. 苗少帅.国防科学技术大学 2008
[8]成对角接触球轴承摩擦力矩测量仪研制[D]. 朱孔敏.合肥工业大学 2004
本文编号：3544104
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
伺服机构稳定平台的典型应用
的运动力矩也会导致伺服机构的跟踪精度不能满足要求。（a）速度死区 （b）低速爬行图1.2 摩擦力矩对伺服机构的影响在导引头伺服机构的生产制造过程中，精密装配是伺服机构制造过程的关键环节，对伺服机构的动态性能有着极为重要的影响。目前，装配工艺及参数对伺服机构性能的影响机制并不十分清楚，在其精密装配的过程中存在诸多技术盲区，已成为制约导引头伺服机构工作性能的重要因素。一方面，在装配过程中，各类轴承、齿轮副、螺栓以及伺服框架等零部件在装配联接时调整与预紧工艺直接影响装配联接的刚度与阻尼，装配联接结构中的刚度和阻尼又直接影响装配结构的振动模态和谐振频率；另一方面，零件加工误差、装配环节中的装配应力、装配间隙和装配变形等因素会直接影响摩擦力矩，致使摩擦力矩分布不均匀，而摩擦力矩及其不均匀性又直接决定着伺服机构的启动力矩和运动力矩。由于装配过程中的装配因素难以做到定量和精确控制
就是这种结构。（a）PBB-AE （b）AIM-9X图1.6 弧形结构式导引头从运动学的角度来说，虽然弧形框架每边只需要 3 个支撑滚子即可，但是其他滚子的存在是为了增加承载能力，以避免采用更大的轴承。而且，弧形框架结构式导引头有几个支撑滚子在结构设计上是存在偏心的（如图 1.7），可调整压紧弧形框架以降低装配的难度以及零部件加工精度[12]。但是由此带来装配过程中的变形以及装配误差都会导致摩擦力矩的产生及不均匀性现象，支撑滚子与弧形框架之间的接触刚度也会对伺服机构谐振频率产生一定的影响，这些对导引头的动态性能都有一定的影响。固定滚子固定滚子偏心滚子底座图1.7 弧形框架支撑滚子1.2.2 导引头动态特性的研究现状随着现在科学技术的不断发展，光电器件、微电子半导体、集成电路和信息处理技术的日趋成熟
【参考文献】：
期刊论文
[1]动力陀螺式激光导引头的动力学建模与仿真[J]. 李慧,吴军辉,胡欣,赵宏鹏,殷瑞光. 激光与红外. 2011(07)
[2]关于深沟球轴承沟曲率半径系数的选取[J]. 徐卫军,孙慧广. 哈尔滨轴承. 2011(02)
[3]两自由度精密伺服机构装配工艺研究[J]. 代亚新,谢超. 航天制造技术. 2011(02)
[4]基于虚拟样机的导引头伺服机构谐振频率分析[J]. 罗自荣,苗少帅,张志雄,尚建忠. 兵工学报. 2010(02)
[5]质量不平衡力矩对导引头伺服机构性能影响分析[J]. 朱华征,范大鹏,张文博,马东玺. 红外与激光工程. 2009(05)
[6]轴系摩擦力矩测量仪的研制[J]. 李副来,李济顺,朱孔敏. 轴承. 2008(10)
[7]国外毫米波精确制导技术的发展趋势[J]. 刘逸平. 火控雷达技术. 2008(03)
[8]光学精确制导技术的发展现状与展望[J]. 黄培康,袁起,朱振福,费锦东. 红外与激光工程. 2007(S2)
[9]精确制导武器红外成像导引头控制系统研究[J]. 耿峰,祝小平. 宇航学报. 2007(03)
[10]摩擦模型及其磁滞特性的研究[J]. 张晓巧,王兴松. 中国科技论文在线. 2007(03)
博士论文
[1]精密光电稳定平台参数辨识与摩擦补偿控制问题研究[D]. 黎志强.国防科学技术大学 2013
[2]精密指向机构非线性动力学建模与测控问题研究[D]. 范世珣.国防科学技术大学 2012
[3]成像导引头伺服机构若干基本问题研究[D]. 朱华征.国防科学技术大学 2012
硕士论文
[1]基于虚拟仪器的伺服机构谐振频率测试系统研制[D]. 李伟.西安电子科技大学 2014
[2]基于虚拟样机的伺服机构参数化建模及动态特性分析[D]. 张蒙蒙.西安电子科技大学 2014
[3]精密伺服传动机构摩擦力矩的测试研究[D]. 任美荣.西安电子科技大学 2014
[4]特种机电系统结构谐振频率测试方法研究与应用[D]. 夏林.西安电子科技大学 2013
[5]摩擦力矩的测试方法研究[D]. 冯炳.哈尔滨工业大学 2010
[6]圆锥滚子轴承摩擦力矩在线自动检测技术研究[D]. 林兴武.华中科技大学 2009
[7]导引头伺服机构谐振频率与去耦精度分析[D]. 苗少帅.国防科学技术大学 2008
[8]成对角接触球轴承摩擦力矩测量仪研制[D]. 朱孔敏.合肥工业大学 2004
本文编号：3544104
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