電動舵機是導(dǎo)彈控制系統(tǒng)中重要的控制子系統(tǒng)，電動舵機根據(jù)自動駕駛儀控制指令進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，改變導(dǎo)彈的飛行姿態(tài)，其性能直接影響導(dǎo)彈的性能。受到制造工藝、安裝精度制約，電動舵機存在間隙、摩擦等非線性因素，同時隨著電動舵機日趨向高帶寬、輕量化方向發(fā)展，電動舵機組件的彈性變形直接影響了系統(tǒng)的運動性能，因此，研究間隙、摩擦、彈性變形等非線性因素對電動舵機伺服系統(tǒng)動態(tài)特性的影響，并選擇合適的方法來減弱、抑制或消除這些因素影響相當(dāng)重要。本文以滾珠絲杠式電動舵機為研究對象，對電動舵機中的非線性因素進(jìn)行理論分析和仿真分析，并以此為基礎(chǔ)展開相應(yīng)的控制理論與方法研究，且進(jìn)行了實驗驗證。論文主要包括以下五個方面的內(nèi)容：（1）依據(jù)系統(tǒng)總體指標(biāo)，對電動舵機進(jìn)行負(fù)載匹配、元件選型。同時根據(jù)第二類拉格朗日方程建立了電動舵機結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型，基于ANSYS對電動舵機進(jìn)行模態(tài)及諧響應(yīng)分析，得到舵機系統(tǒng)的固有頻率和振型，并設(shè)計完成了滿足要求的舵機結(jié)構(gòu)。（2）考慮到間隙、摩擦、彈性變形等非線性因素，采用笛卡爾坐標(biāo)法建立舵機的多體動力學(xué)模型，并通過ADAMS仿真分析了非線性因素對舵機性能的影響。結(jié)果表明非線性因素對舵機性能具有嚴(yán)重影響。... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 電動舵機研究概況
        1.2.1 電動舵機發(fā)展概況
        1.2.2 電動舵機關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展概況
    1.3 非線性電動舵機多體動力學(xué)研究概況
        1.3.1 影響電動舵機系統(tǒng)性能的非線性因素
        1.3.2 多體動力學(xué)研究概況
    1.4 自抗擾控制器研究概況
    1.5 論文主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
        1.5.1 論文主要研究內(nèi)容
        1.5.2 論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 電動舵機系統(tǒng)設(shè)計及動態(tài)特性分析
    2.1 引言
    2.2 電動舵機系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
    2.3 電動舵機系統(tǒng)的組成
        2.3.1 傳動系統(tǒng)
        2.3.2 反饋測量系統(tǒng)
        2.3.3 計算機控制系統(tǒng)
    2.4 電動舵機機械性能分析
        2.4.1 電動舵機機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模
        2.4.2 確定電動舵機系統(tǒng)參數(shù)
        2.4.3 舵機機構(gòu)動態(tài)特性分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 非線性電動舵機多體系統(tǒng)建模與仿真
    3.1 引言
    3.2 電動舵機運動學(xué)建模
    3.3 電動舵機多體動力學(xué)建模
    3.4 含間隙電動舵機動力學(xué)建模及分析
        3.4.1 含間隙電動舵機動力學(xué)建模
        3.4.2 間隙測定
        3.4.3 含間隙電動舵機多體動力學(xué)分析
    3.5 含摩擦電動舵機動力學(xué)建模及分析
        3.5.1 摩擦測定及辨識
        3.5.2 含摩擦多體動力學(xué)分析
    3.6 含柔性體電動舵機動力學(xué)建模及分析
        3.6.1 含柔性體電動舵機動力學(xué)建模
        3.6.2 含柔性電動舵機多體動力學(xué)分析
    3.7 電動舵機非線性因素對舵機帶寬的影響
    3.8 本章小結(jié)
第4章 基于改進(jìn)自抗擾控制器的電動舵機控制策略
    4.1 引言
    4.2 電動舵機數(shù)學(xué)模型
    4.3 改進(jìn)自抗擾控制器
        4.3.1 改進(jìn)自抗擾控制器原理
        4.3.2 改進(jìn)自抗擾控制器設(shè)計及分析
    4.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    4.5 基于 NSGA-II 算法的改進(jìn)自抗擾控制器參數(shù)整定
        4.5.1 優(yōu)化方案分析
        4.5.2 改進(jìn)自抗擾控制器參數(shù)整定
        4.5.3 優(yōu)化性能分析
    4.6 聯(lián)合仿真分析
        4.6.1 階躍信號分析
        4.6.2 正弦信號分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 基于觀測器的改進(jìn) PID 控制電動舵機研究
    5.1 引言
    5.2 基于擾動觀測器的電動舵機非線性 PID 控制器設(shè)計
        5.2.1 擾動觀測器
        5.2.2 非線性 PID
        5.2.3 仿真分析
        5.2.4 聯(lián)合仿真分析
    5.3 基于降維觀測器的電動舵機 PID_LQR 控制器設(shè)計
        5.3.1 LQR 控制原理
        5.3.2 PID_LQR 控制器設(shè)計
        5.3.3 降維觀測器的設(shè)計
        5.3.4 仿真驗證與分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 電動舵機指標(biāo)測試
    6.1 引言
    6.2 電動舵機實驗系統(tǒng)介紹
        6.2.1 xPC Target 半物理仿真原理
        6.2.2 電動舵機實驗原理
    6.3 電動舵機性能指標(biāo)測試及分析
        6.3.1 跟蹤性能測試
        6.3.2 舵機帶寬測試
        6.3.3 其他性能測試
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 全文創(chuàng)新點
    7.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況
指導(dǎo)教師及作者簡介
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]電動舵機速度環(huán)改進(jìn)自抗擾控制研究[J]. 張明月,章家保,丁同超,賈宏光.  計算機測量與控制. 2013(09)
[3]基于降維觀測器的電動舵機PIDLQR控制[J]. 張明月,楊洪波,賈宏光.  計算機測量與控制. 2013(07)
[4]積分反饋自抗擾控制力矩陀螺框架伺服系統(tǒng)設(shè)計[J]. 陳茂勝,金光,張濤,戴路,樸永杰,周美麗,曲宏松.  光學(xué)精密工程. 2012(11)
[5]基于ADRC的MSCMG框架系統(tǒng)高精度控制[J]. 薛立娟,李海濤,李紅,徐向波.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2012(11)
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[7]抑制飛控系統(tǒng)舵機間隙影響的非線性補償器設(shè)計[J]. 黃立梅,吳成富,馬松輝.  飛行力學(xué). 2012(02)
[8]根據(jù)系統(tǒng)時間尺度整定自抗擾控制器參數(shù)[J]. 李述清,張勝修,劉毅男,周帥偉.  控制理論與應(yīng)用. 2012(01)
[9]針對大氣紊流改進(jìn)的飛控系統(tǒng)設(shè)計及仿真研究[J]. 張婧,陳瀾,李曉曦,柳揚.  計算機測量與控制. 2011(04)
[10]基于DSP的模糊PID舵機控制算法設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 崇陽,李言俊,張科,呂梅柏.  飛行力學(xué). 2011(02)

碩士論文
[1]制導(dǎo)彈藥氣動舵機關(guān)鍵技術(shù)分析及解決辦法[D]. 牛鑫培.南京理工大學(xué) 2008
[2]聯(lián)合直接攻擊炸彈（JDAM）電動舵機控制系統(tǒng)的設(shè)計[D]. 鮑文亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3463982