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舵机电动力加载台控制系统设计与仿真

韩红业  
【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。目前国内外在舵加载系统方面使用的主要有机械式和电液式两种。机械式负载模拟器的缺点是使用比较麻烦,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干扰,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Matlab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PID控制律对负载模拟器进行研究,揭示了影响负载模拟器的一些因素,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。


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