文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
舵机电动力加载台控制系统设计与仿真
姓名:韩红业
申请学位级别:硕士
专业:导航、制导与控制
指导教师:于云峰
20070301
摘要舵机负载模拟器是在实验室条件下模拟空中飞行时导弹舵面的负载情况,对舵系统得实际工作性能进行考核的力仿真设备。,而且不能实现连续变化的载荷谱,电液式负载模拟器的缺点是体积大,结构复杂,造价较高,维护不方便,而且存在多余力的问题。因此,研究发展新型的舵机加载设备显得十分迫切和重要。近年来,随着伺服电动机和电力电子器件性能的提高,使采用电动机作为主要加载元件的电动加载系统的实现成为可能。用伺服电动机取代液压马达的舵机电动加载系统具有体积小。结构简单,成本低,维护使用方便等优点。因此,对采用伺服电动机的加载系统的负载模拟器进行研究,取得一些有实用价值的理论分析和试验结果,无疑具有十分重要的价值和意义。本文是以“某型半实物仿真实验系统”中的负载模拟器为研究对象,以工程实践为背景,对负载模拟器系统进行建模、控制与仿真。文中首先根据电动负载模拟器的系统性能指标和功能要求,确定了该负载模拟器控制系统的总体方案。然后对加载系统进行了深入的分析,建立了加载系统的数学模型。加载系统最为关键也最难解决的问题就是如何减小强位置于扰,因此如何设计控制策略来减小强位置干扰是一个很关键的因素。论文针对强位置干扰产生的机理,从理论上分析了影响位置干扰的因素,在此基础上,采用前馈补偿原理对其进行了控制系统设计,并利用软件对强位置干扰的影响做了数字仿真。仿真结果表明,采用前馈策略可从根本上减小位置干扰的影响。论文运用刂坡啥愿涸啬D馄鹘醒芯浚沂玖擞跋旄涸啬D馄鞯囊些因素,仿真分析了结构参数对负载模拟器输出的影响。论文最后将仿真结果与测试结果进行对比分析,结论表明根据实际系统建立的仿真模型具有较高的置信度。关键词;负载模拟器前馈补偿仿真数学模型西北工业大学硕士论文
。,.,,·.猠甶琹“”,’甌..琣.Ⅱ
,其性能的好坏直接影响导弹在空中按一定轨迹飞行的导弹主要是靠舵面的随时偏摆校正航向,而舵面在偏摆过程中要受到~变化的负载力矩的影响,为了模仿这种变化的力矩对舵系统的影响,进一步验证舵系统性能的好坏,迫切要求设计一套负载模拟器,以对舵系统的实际工作进行考核。这样一来,电动力加载台就适时产生了,电动力加载台的功能是在实验室条件下复现飞行器的舵面在空气中受到的各种载荷的装置。以前一段时问,国内所研究和生产的各种负载模拟器大都是采用液压马达或者做动筒作为执行机构的电液伺服控制系统。由于液压马达或作动筒的惯性小。功率大,结构紧凑,频带宽,技术成熟,所以仍然有一定市场。但是,凡事有利必有弊,电液伺服系统也有它固有的缺点,比如:液压源体积大,功率和噪声大,能源利用率低,容易漏油,维护不方便,对油液中的污染物比较敏感而经常发生故障等。用伺服电动机取代液压马达的电动加载系统具有体积小,结构简单,成本低,维护使用方便等优点,但由于早期的电动机的特性并不能很好的满足,而且电动机驱动电路也是电动机不能很好应用的瓶颈。伴随着高永磁材料的广泛应用于电机制造技术和电力电子技术的发展及其应用技术的进步,单片微型计算机的高速发展,外围电路元件专用集成器件的不断更新、涌现,使得直交流伺服技术有了显著的提高。近年来,世界各国在很多高精度和位置控制场合,都用电力半导体驱动装置来取代了电液驱动装置嘲。到目前为止,由于直流电动机具有控制方便,调速性能好,过载能力强等优点,,直流伺服电动机具有结构就简单,坚固耐用,体积小,重量轻,输出力矩大,效率高,无换相火花等优点逐渐被人们所接受。由于直流电动负载模拟器有诸多优点,所以研究其具有重要的理论和现实意义。首先出现的飞行器负载模拟器是机械式负载模拟器。随后在七十年代初,日本的学者池谷光荣设计制造了电液伺服负载模拟器嘲,之后世界许多国家都研制了用于模拟飞行器舵面所受空气动力的力矩负载模拟器。现将国内外加载系统的研究情况概括如下:性能的高低。西北工业大学硕士论文
缫菏礁涸啬D馄鞯淖槌杉肮ぷ髟机械式负载模拟器按工作方式可分为扭杆式和悬梁式两种。这种负载模拟器じ耸郊釉仄鳌K怯芯哂胁煌斩认凳腒及最大线性扭转角加载杆组成,其结构图如图尽C恳患釉馗擞晒潭ㄌ淄埠团じ颂鬃岸伞扭杆具有一定的扭矩。加载时根据弹道上某一气动电舵面的铰链力矩和最