隨著精確制導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展,對導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)提出了更高的要求,主要表現(xiàn)在精度高、體積更小。傳統(tǒng)的陀螺在精度、體積等方面已經(jīng)不能滿足要求,微機械陀螺的產(chǎn)生和發(fā)展為解決這一問題提供了新的思路。但是由于陀螺的貼片及裝配誤差會引起陀螺軸線和電機軸線不一致,進而造成單軸陀螺的輸出角速率耦合,最終影響系統(tǒng)的控制精度。本課題針對這一問題,提出了基于角度反饋的陀螺標(biāo)定及解耦算法,并根據(jù)性能指標(biāo)設(shè)計的小型化導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)為實驗平臺進行算法的驗證。首先,對方位/俯仰型導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)的框架角速度以及系統(tǒng)裝配誤差進行了分析,在分析的基礎(chǔ)上提出了基于角度反饋的陀螺標(biāo)定及解耦算法,給出了標(biāo)定算法及解耦算法軟件設(shè)計流程,并在提出的算法的基礎(chǔ)上設(shè)計了方位/俯仰型導(dǎo)引伺服系統(tǒng)總體控制方案。其次,根據(jù)項目的性能指標(biāo)進行了伺服機構(gòu)的設(shè)計,主要包括結(jié)構(gòu)方案選擇、驅(qū)動電機類型的選擇、驅(qū)動方式選擇以及陀螺的選擇。之后進行了導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)電機的設(shè)計,通過對電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計、極槽配合方案的確定以及繞組匝數(shù)確定等確定電機基本結(jié)構(gòu)參數(shù),在此基礎(chǔ)上進行電磁場仿真,通過分析提取的數(shù)據(jù),得出設(shè)計電機的合理性。之后,對導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)角位移傳感器--有限角度高精度磁電編碼器進行設(shè)計,通過仿真確定了霍爾元件和磁鋼的相對位置。然后,進行了伺服系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計,從系統(tǒng)的角度將電路分為供電部分、控制與通訊部分、功率驅(qū)動部分、反饋單元部分以及線纜部分五大部分,然后進行模塊化設(shè)計;之后對控制策略進行詳細(xì)設(shè)計,在倍頻控制算法的基礎(chǔ)上進行了速度穩(wěn)定回路的設(shè)計,并對設(shè)計的系統(tǒng)進行隔離度仿真,通過仿真驗證了系統(tǒng)具有很好的抑制彈體干擾的能力。最后,搭建了系統(tǒng)的實驗平臺并進行了相關(guān)控制算法的驗證。對系統(tǒng)硬件性能進行測試,主要是編碼器的標(biāo)定、功率開關(guān)管延時的測量、電機力矩系數(shù)的測量;之后是系統(tǒng)調(diào)試,通過對比倍頻前后系統(tǒng)對電流的響應(yīng),驗證了倍頻程序在改善小電感電機電流波動方面的有效性;通過在線仿真觀測解耦前后陀螺的AD積分驗證了提出的陀螺標(biāo)定及解耦算法的正確性并使用解耦之后的陀螺進行了梯形速度指令跟蹤實驗。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TJ765.333

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本文編號：2814704