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电动伺服机构三闭环控制器设计

系统仿真技术 2021年第3期17卷 159-164,215页

作者：董海迪王哲袁胜智李静金凯海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430030

针对电液伺服系统存在动态响应速度慢、结构复杂、可靠性差、使用维护困难等缺点,研究了采用直流电机进行电动舵机设计的改进方案,提出了一种以大功率无刷直流电机为控制对象的舵机系统设计方案。该方案采用了电流、速度、位置三闭环反... 详细信息

针对电液伺服系统存在动态响应速度慢、结构复杂、可靠性差、使用维护困难等缺点,研究了采用直流电机进行电动舵机设计的改进方案,提出了一种以大功率无刷直流电机为控制对象的舵机系统设计方案。该方案采用了电流、速度、位置三闭环反馈控制设计,具有输出力矩大、响应速度快、控制精度高、使用寿命长和可维护性好等优点。推导建立了舵机控制系统数学模型,提出了一种基于工程经验的PID控制器设计方法,完成了三闭环调节器结构和控制参数选择,在Matlab/Simulink环境下搭建了电动舵机控制系统仿真模型,并通过仿真实验进行验证。仿真实验结果表明,所建立的电动舵机控制系统数学模型准确,控制器的响应速度和稳态精度指标均符合设计要求。

关键词：电动伺服机构无刷直流电机 PID控制性能仿真

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电动伺服机构永磁同步电机的自抗扰控制

导航定位与授时 2018年第6期5卷 60-67页

作者：崔业兵薛靓郑佳伟曾凡铨左月飞上海航天控制技术研究所上海200233

针对运载火箭电动伺服机构谐振频率过低,而传统陷波滤波器算法会降低系统的快速性问题,提出了一种基于自抗扰控制(ADRC)的微分前馈控制算法。在开环等效增益相近的情况下,比较了系统在传统PID控制和一阶ADRC控制方式下的阶跃响应和抗扰... 详细信息

针对运载火箭电动伺服机构谐振频率过低,而传统陷波滤波器算法会降低系统的快速性问题,提出了一种基于自抗扰控制(ADRC)的微分前馈控制算法。在开环等效增益相近的情况下,比较了系统在传统PID控制和一阶ADRC控制方式下的阶跃响应和抗扰性能;对输入正弦指令的情况,比较了系统在比例+扩张状态观测器(ESO)和有限时间比例(FTP)+ESO这两种控制方式下有无输入微分前馈(IDF)的跟踪性能。仿真和实验结果均表明,在常规ADRC中引入IDF,可有效提高电动伺服机构对时变输入的跟踪精度。

关键词：电动伺服机构自抗扰控制扩张状态观测器输入微分前馈等效增益

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电动伺服机构振荡问题研究

航天控制 2010年第3期28卷 83-88页

作者：张新华谢劲松李邦清北京自动化控制设备研究所北京100074

针对电动伺服机构中传动间隙引起的极限环振荡和较大惯量的负载加剧这一振荡问题,建立了系统间隙极限环模型和非线性振动模型,并采用摄动法求解出非线性振动规律,得出了间隙、转动惯量、伺服刚度及干扰力对系统的影响规律。仿真和试验... 详细信息

针对电动伺服机构中传动间隙引起的极限环振荡和较大惯量的负载加剧这一振荡问题,建立了系统间隙极限环模型和非线性振动模型,并采用摄动法求解出非线性振动规律,得出了间隙、转动惯量、伺服刚度及干扰力对系统的影响规律。仿真和试验结果证明这一理论是正确的。

关键词：电动伺服机构极限环非线性振荡间隙

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导弹电动伺服机构控制器电路设计

工业控制计算机 2022年第3期35卷 139-141,144页

作者：王世涛董海迪中国人民解放军31002部队北京100161 海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430030

针对导弹电动伺服机构控制系统中无刷直流电机的三闭环控制需求,提出了一种DSP和FPGA组合设计电动伺服机构控制系统硬件设计方案,其中DSP实现复杂控制算法和实时控制程序,FPGA实现时序控制逻辑。同时还扩展了基于BU-61580总线协议芯片的... 详细信息

针对导弹电动伺服机构控制系统中无刷直流电机的三闭环控制需求,提出了一种DSP和FPGA组合设计电动伺服机构控制系统硬件设计方案,其中DSP实现复杂控制算法和实时控制程序,FPGA实现时序控制逻辑。同时还扩展了基于BU-61580总线协议芯片的1553B总线接口电路设计,以满足新型弹上总线式控制系统的接口要求。电机功率驱动电路采用智能功率模块(IPM)设计实现,位置、转速、电流信号检测分别采用绝对值编码器、旋转变压器和霍尔电流传感器设计完成。硬件调试结果表明,所设计的硬件电路工作稳定,达到了预期的设计要求。

关键词：电动伺服机构无刷直流电机 1553B总线 DSP FPGA IPM

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推力矢量控制电动伺服机构的双模控制研究

固体火箭技术 2012年第5期35卷 688-693页

作者：崔业兵鞠玉涛郑健顾卫钢南京理工大学机械工程学院南京210094 南京傅立叶电子技术有限公司南京210094

针对推力矢量控制电动伺服机构控制器的可靠性与冗余设计问题,提出了一种基于有无位置传感器的双模控制器方案,分析了双模控制器的原理与无位置传感器运行模式下的转子位置检测技术,利用电机的反电动势过零点获取电机转子位置信息的方法... 详细信息

针对推力矢量控制电动伺服机构控制器的可靠性与冗余设计问题,提出了一种基于有无位置传感器的双模控制器方案,分析了双模控制器的原理与无位置传感器运行模式下的转子位置检测技术,利用电机的反电动势过零点获取电机转子位置信息的方法,设计了分压电路、带通滤波器、比较器构成的反电动势过零检测电路,通过电动伺服机构平台的试验验证,表明采用双模控制器的电动伺服机构能独立工作或自动平滑切换工作,克服了单一工作模式的不足之处,节约了冗余设计的空间与成本。

关键词：电动伺服机构推力矢量控制无刷直流电机双模控制器滤波器

基于任务可靠度的电动伺服机构可靠性验证试验设计

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液压与气动 2016年第9期40卷 91-98页

作者：郝子源张旭石健肖华飞中国农业大学信息与电气工程学院北京100086 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对某型火箭第三级发动机尾喷管姿态控制的电动伺服机构可靠性验证试验方法开展研究,采用Weibull分布模型确定了电动伺服系统的可靠性验证试验的试验时间,同时在对电动伺服系统任务阶段的环境应力和工作应力做了详细分析的基础上,设计... 详细信息

针对某型火箭第三级发动机尾喷管姿态控制的电动伺服机构可靠性验证试验方法开展研究,采用Weibull分布模型确定了电动伺服系统的可靠性验证试验的试验时间,同时在对电动伺服系统任务阶段的环境应力和工作应力做了详细分析的基础上,设计了电动伺服机构可靠性验证试验载荷谱。针对电动伺服系统可靠性验证试验中小样本、无失效数据情况,提出了累计失效率的Bayes估计评估的方法。

关键词：电动伺服机构可靠性验证试验 Bayes估计

驱动大惯量低刚度负载的推力矢量控制电动伺服机构的μ综合鲁棒控制

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机械工程学报 2011年第2期47卷 180-188页

作者：陆豪李运华田胜利陈建涛北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 中国航天科技集团公司第一研究院十八所北京100076

针对电动伺服机构存在的由参数摄动和建模误差引起的不确定性问题,应用μ综合理论研究一类用于驱动大惯量、低刚度负载的飞行器电动伺服机构的鲁棒控制技术。为了解决该类电动伺服机构按照单自由度系统建模会产生较大偏差的问题,通过对... 详细信息

针对电动伺服机构存在的由参数摄动和建模误差引起的不确定性问题,应用μ综合理论研究一类用于驱动大惯量、低刚度负载的飞行器电动伺服机构的鲁棒控制技术。为了解决该类电动伺服机构按照单自由度系统建模会产生较大偏差的问题,通过对推力矢量控制电动伺服机构的动力学分析,建立其2自由度数学模型。针对被控对象位置指令跟踪和力矩干扰抑制的性能要求,通过处理参数摄动和建模误差设计μ综合控制器,并提出一种加权函数的优化设计方法。利用Matlab软件对μ综合控制器在系统标称和正反向最大摄动三种情况下的控制特性进行仿真研究,并将μ综合控制器与H∞控制器进行比较。仿真结果表明对该类伺服机构而言,所设计的μ综合控制器有效地克服了H∞控制器的保守性,能使闭环系统既具有良好的性能鲁棒性,又满足了控制系统的动态性能指标要求。所提出的加权函数的优化设计方法有利于鲁棒控制技术在工程上的应用。

关键词：大惯量低刚度负载电动伺服机构推力矢量控制 μ 综合鲁棒控制干扰抑制＊

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含间隙的电动伺服机构非线性振荡

振动．测试与诊断 2013年第S2期33卷 131-136,224页

作者：张新华杨瑞峰中北大学信息与通信工程学院太原030051

针对电动伺服机构中传动间隙引起的极限环振荡和较大惯量的翼面加剧振荡引起翼面抖动的问题,建立了系统间隙极限环模型和非线性振动模型,采用摄动法求解非线性振动规律,得出了间隙、翼面转动惯量、伺服刚度及干扰力对系统的影响规律。... 详细信息

针对电动伺服机构中传动间隙引起的极限环振荡和较大惯量的翼面加剧振荡引起翼面抖动的问题,建立了系统间隙极限环模型和非线性振动模型,采用摄动法求解非线性振动规律,得出了间隙、翼面转动惯量、伺服刚度及干扰力对系统的影响规律。仿真和试验结果的验证对比证明这一理论是正确的。

关键词：电动伺服机构极限环间隙非线性振荡

运载火箭电动伺服机构前馈自抗扰控制方法的设计

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导航定位与授时 2020年第2期7卷 103-109页

作者：胡翔宇于戈曾凡铨崔业兵上海航天控制技术研究所上海201109

运载火箭伺服机构是火箭的执行机构,在工作过程中不仅要求伺服机构具有较好的阶跃响应和力矩抗扰性能,还要求伺服机构能够较好地跟踪箭载计算机发送的位置随动指令。常规的自抗扰控制(ADRC)建模时,将输入的微分量近似为0,使得输入时变... 详细信息

运载火箭伺服机构是火箭的执行机构,在工作过程中不仅要求伺服机构具有较好的阶跃响应和力矩抗扰性能,还要求伺服机构能够较好地跟踪箭载计算机发送的位置随动指令。常规的自抗扰控制(ADRC)建模时,将输入的微分量近似为0,使得输入时变信号时会产生建模误差,该误差无法通过扩张状态观测器(ESO)进行观测并补偿,导致系统的跟踪误差较大。针对常规自抗扰控制对时变信号跟踪误差较大的问题,提出了一种将位置输入微分前馈(PIDF)引入自抗扰控制的前馈自抗扰控制方法。通过理论推导和建模仿真得知,该方法可降低系统对正弦输入信号的跟踪误差并提高系统的动态特性,同时仍具有较强的抗干扰性能。最后通过试验验证了该方法的有效性。

关键词：运载火箭电动伺服机构自抗扰控制扩张状态观测器位置输入微分前馈