文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
某水下航行器舵机液压伺服控制系统研究
姓名:黎飞
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:李宝仁;傅晓云
2011-01-13
华中科技大学硕士学位论文
摘要
作为未来水下信息作业的新平台,水下航行器已成为许多国家争相研究发展的海
洋装备之一。在这种应用需求的背景下,本文针对某水下航行器舵机的控制性能要求,
设计了舵机液压伺服控制系统,推导出系统的数学模型并进行了动态仿真,根据液压
伺服控制系统特性设计了基于 DSP 的控制器,并进行了现场试验研究。
首先,按照某水下航行器的实际功能需求设计了伺服阀控液压缸系统,介绍了伺
服阀控液压缸的系统组成及工作原理,完成了关键元器件的设计选型及装配草图。
其次,从流体动力学的流量方程、运动方程和线性方程入手,推导得到舵机液压
伺服控制系统的数学模型,并针对实际工况,用 AMESim 软件对设计的伺服阀控液压
缸系统进行了动态响应特性和抗干扰性能的仿真。仿真结果表明,系统稳定可靠,控
制性能好,抗干扰能力强。
然后,控制器采用了 DSP(TMS320F206)为核心,文中对控制器的总体结构、主
要功能单元电路和软件模块设计做了详细讨论。主要功能单元电路包括控制器与主控
计算机的通讯电路、数模转换电路、“看门狗”复位电路等。软件基于 TI 公司的 RF3
框架结构设计,采用模块化编程思想,对整个程序的控制流程及初始化流程进行了设
计。
最后,在某水下航行器上对舵机液压伺服控制系统进行了性能测试和试验研究。
试验运行结果验证了仿真研究的正确性和项目的可行性,为某水下航行器的项目预研
奠定了坚实的基础。
关键词:水下航行器舵机液压伺服控制 AMESim DSP
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
As a new information operations platform in the future underwater, the underwater
vehicle has e one of the marine equipment that many peting to research
and development. In this paper, According to an underwater vehicle position control
performance requirements of the rudder, Designed hydraulic steering servo control system,
mathematical model of the system is derived and the dynamic simulation, some of the
characteristics of the servo control system designed DSP-based electronic control Unit, and
conducted field test study. Main tasks are as follows:
Firstly, based on the actual needs of an underwater vehicle, a hydraulic steering servo
control system has design; Introduced the rudder servo control system of hydraulic
components and working principle; Completed the design and selection of the key
components and assembly sketches.
Secondly, a mathematical model of the hydraulic steering servo system is established,
that on the basis of the fluid dynamics equations what the flow equation and equation of
motion and linear equation. And AMESim simulation software is applied to analyze the
dynamic response characteristics and th