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电动舵机极限环机理分析和抑制措施

系统工程与电子技术 2021年第3期43卷 773-778页

作者：周志明林凡姚晓先宋晓东北京理工大学宇航学院北京100081

针对电动舵机结构,建立了一种考虑减速器等效刚度的舵机模型。利用描述函数法,分析了舵机在考虑传动间隙情况下诱导的极限环,进而分析了在有无舵片所受摩擦力情况下极限环的频率特性。针对该类传动非线性,提出了一种工程上可实现的负反... 详细信息

针对电动舵机结构,建立了一种考虑减速器等效刚度的舵机模型。利用描述函数法,分析了舵机在考虑传动间隙情况下诱导的极限环,进而分析了在有无舵片所受摩擦力情况下极限环的频率特性。针对该类传动非线性,提出了一种工程上可实现的负反馈力矩机制来改变舵机在间隙区间的运动模态,从而抑制极限环振荡,并且给出了负反馈系数的选取准则。最后进行了数值仿真,结果表明该模型能预测极限环的频率,负反馈力矩机制可以在不影响系统伺服性能的情况下抑制极限环振荡。

关键词：电动舵机描述函数法极限环负反馈力矩伺服性能

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电动舵机测试系统设计及通用性研究

电动舵机测试系统设计及通用性研究

作者：匡会龙桂林电子科技大学

学位级别：硕士

在飞行器的控制系统中,舵机是非常关键的部分,其运行状态和可靠性指标决定了飞行器的整体性能好坏。由于传统人工检测舵机的方式在数据精度和效率上已经无法满足测试要求,因此本文设计并实现了一套能够对电动舵机进行自动化测试的测试... 详细信息

在飞行器的控制系统中,舵机是非常关键的部分,其运行状态和可靠性指标决定了飞行器的整体性能好坏。由于传统人工检测舵机的方式在数据精度和效率上已经无法满足测试要求,因此本文设计并实现了一套能够对电动舵机进行自动化测试的测试系统。在此基础上,为了满足其他种类舵机的测试需求,对舵机系列化通用测试系统进行了研究。本文首先对电动舵机测试系统进行了硬件平台的搭建和测试软件的设计与实现。在测试系统硬件平台搭建中对硬件平台的总体结构进行了设计,并对其组成部分进行了选型和设计;在测试系统软件中设计并实现的功能模块包括系统自检模块、舵偏标定模块、自动测试模块、数据库查询模块、波形查看与手动测试模块、用户登录与管理模块、参数配置模块等。测试系统软件选用的开发平台为VC++6.0,使用SQL Server 2008 R2数据库软件对测试数据进行管理。为了减少测试信号波形中毛刺对测试值计算的影响,设计了数字低通滤波器对部分测试信号波形进行滤波处理。在实现电动舵机测试系统的基础上,增加气动舵机作为测试对象,基于共用的硬件平台,研究能够对电动舵机和气动舵机进行通用测试的舵机系列化通用测试系统。在多功能数据采集卡通道充足的情况下将电动舵机和气动舵机通过不同通道接入,通过配置文件记录电动舵机和气动舵机各自的通道范围并可对配置文件进行修改。软件设计方面,分别基于源代码、动态链接库和COM组件来对电动舵机和气动舵机的共用模块和测试流程进行封装设计,并对每一种设计方案进行优缺点分析。最后,通过对电动舵机测试系统进行软硬件测试,表明该测试系统功能正常。目前,该电动舵机测试系统已经顺利通过了项目验收,并交付使用。

关键词：电动舵机测试系统自动化气动舵机系列化通用

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电动舵机刚柔耦合动力学仿真研究

航空兵器 2019年第5期26卷 77-82页

作者：梁建王春艳段丽华佟彤朱剑波中国空空导弹研究院河南洛阳471009 河南科技大学软件学院河南洛阳471003

以电动舵机系统为研究对象,通过建立舵机系统刚柔耦合动力学仿真模型,重点研究了关键零部件柔性体变形及载荷对舵系统输出响应的影响关系。相比纯刚体模型,柔性体变形可提高系统的稳定性,零部件的柔性变形可导致响应曲线出现“削波”现... 详细信息

以电动舵机系统为研究对象,通过建立舵机系统刚柔耦合动力学仿真模型,重点研究了关键零部件柔性体变形及载荷对舵系统输出响应的影响关系。相比纯刚体模型,柔性体变形可提高系统的稳定性,零部件的柔性变形可导致响应曲线出现“削波”现象,而改变载荷对刚体模型响应输出影响较大。

关键词：电动舵机刚柔耦合摩擦力矩舵面负载

基于FA-PID算法的电动舵机多非线性系统研究

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兵器装备工程学报 2024年第5期45卷 222-230页

作者：尹洪桥卯昌杰管军易文俊郑宇程江苏科技大学自动化学院江苏镇江212100 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094

针对制导炮弹电动舵机常规建模时常将各部分视为线性环节,且采用传统三闭环PID算法无法解决复杂非线性系统的高频响、低超调等问题。本研究充分考虑了舵机系统内部的电机、死区齿隙与LuGre摩擦等非线性环节,搭建了电动舵机的多非线性控... 详细信息

针对制导炮弹电动舵机常规建模时常将各部分视为线性环节,且采用传统三闭环PID算法无法解决复杂非线性系统的高频响、低超调等问题。本研究充分考虑了舵机系统内部的电机、死区齿隙与LuGre摩擦等非线性环节,搭建了电动舵机的多非线性控制系统,根据舵偏角运动方向的非单一性,设计了电机的正反转逻辑换相判别模块,并在电动舵机的位置环中引入了模糊自适应PID(FA-PID)智能算法。结果表明:采用FA-PID算法相比于传统PID控制对小角度位置响应的延迟时间下降了约0.49%,上升时间下降了约6.91%,峰值时间下降了约39.94%,稳态误差下降了约94.44%,且进一步通过小角度方波/正弦位置跟踪研究同样可以得出该算法的快速性与鲁棒性。

关键词：制导炮弹电动舵机齿隙非线性 LuGre摩擦非线性电机换相判别 FA-PID算法

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电动舵机减速器扭矩测量误差分析与补偿

仪器仪表学报 2013年第10期34卷 2271-2278页

作者：李凯袁峰胡英辉哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

减速器的扭矩输入输出特性是衡量电动舵机性能的重要指标。在测量实验中,由于机械安装,轴承摩擦和电机驱动器非线性等原因造成的误差会折算到扭矩测量结果中,导致扭矩测量误差并降低精度。以减速器为研究对象,通过动态方程建立电动舵机... 详细信息

减速器的扭矩输入输出特性是衡量电动舵机性能的重要指标。在测量实验中,由于机械安装,轴承摩擦和电机驱动器非线性等原因造成的误差会折算到扭矩测量结果中,导致扭矩测量误差并降低精度。以减速器为研究对象,通过动态方程建立电动舵机系统的数学模型,提出将扭矩测量误差进行分离,令机械安装与轴承摩擦作为已知的系统误差,最终得到电机驱动器误差的观点,采用基于最小二乘的曲线拟合算法,对实测静态和动态数据进行预处理从而对扭矩测量误差进行补偿。实验结果说明此方法能够补偿电机驱动器非线性引入的测量误差从而提高测量精度。

关键词：电动舵机减速器扭矩测量误差分析与补偿

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电动舵机鲁棒干扰补偿控制

导弹与航天运载技术 2019年第6期 83-88页

作者：孙立伟钟宜生姜雨石哈尔滨建成集团有限公司哈尔滨150030 清华大学北京100084 哈尔滨工业大学哈尔滨150001

电动舵机工作时会受到模型参数摄动和不稳定负载力矩的影响,为解决由不确定性因素引起的控制问题,本文基于信号补偿方法设计了一种电动舵机角度跟踪鲁棒控制器。将舵机模型中的参数摄动和力矩扰动等不确定项作为等价干扰,首先针对受控... 详细信息

电动舵机工作时会受到模型参数摄动和不稳定负载力矩的影响,为解决由不确定性因素引起的控制问题,本文基于信号补偿方法设计了一种电动舵机角度跟踪鲁棒控制器。将舵机模型中的参数摄动和力矩扰动等不确定项作为等价干扰,首先针对受控对象设计标称控制器,在此基础上设计鲁棒补偿控制器以抑制等价干扰的影响,从而实现鲁棒控制。本文所设计的鲁棒控制器可保证舵机系统的角度跟踪误差收敛到原点的有界区域内,且收敛域的大小可通过鲁棒补偿器的参数进行调节。最后,通过仿真和样机实验结果验证了该方法的有效性。

关键词：电动舵机鲁棒控制等价干扰信号补偿

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电动舵机控制系统可靠性仿真与优化

兵器装备工程学报 2021年第3期42卷 107-113页

作者：张侦英钱云鹏涂宏茂刘勤中国兵器科学研究院北京100089 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

利用MATLAB SIMULINK和MSC.ADAMS软件建立了某型电动舵机控制系统的动力学仿真模型,针对其动作不到位、频响缓慢、超调等整机性能故障,考虑主要控制参数的随机性,通过拟合性能参数与随机参数的响应面模型进行了可靠性分析;以运动精度误... 详细信息

利用MATLAB SIMULINK和MSC.ADAMS软件建立了某型电动舵机控制系统的动力学仿真模型,针对其动作不到位、频响缓慢、超调等整机性能故障,考虑主要控制参数的随机性,通过拟合性能参数与随机参数的响应面模型进行了可靠性分析;以运动精度误差最小为目标,考虑多个性能可靠度约束建立优化模型,运用概率功能度量法得到了优化的控制参数设计方案。与常规优化结果对比表明,基于该设计方案的电动舵机具有更好的性能和可靠性。

关键词：电动舵机可靠性仿真响应面可靠性优化概率功能度量

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电动舵机单闭环控制系统研究与设计

微电机 2023年第8期56卷 16-20,42页

作者：周满李冬辉王立献江华侨曹晓鹏天津大学天津300072 宁波帅特龙集团有限公司浙江宁波315157 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为提高电动舵机结构紧凑性,实现电动舵机的单位置闭环,对无刷直流电机驱动与控制策略展开研究。首先,根据无刷直流电机数学模型及PWM驱动逻辑建模,以电路工作原理为基础,对相电流及机械特性进行理论分析。然后,为提高控制精度及抗扰性,... 详细信息

为提高电动舵机结构紧凑性,实现电动舵机的单位置闭环,对无刷直流电机驱动与控制策略展开研究。首先,根据无刷直流电机数学模型及PWM驱动逻辑建模,以电路工作原理为基础,对相电流及机械特性进行理论分析。然后,为提高控制精度及抗扰性,提出高频限制二自由度控制算法,并讨论系统稳定性要求。最后,通过仿真表明,单极性驱动下电机具有较好的起动特性,有利于提高控制精度;8°阶跃及200°/s斜坡响应,在频率400 rad/s内闭环相角优于二阶系统;2 rad/s下正弦信号跟踪误差0.027°,结合电位计误差满足精度0.3°要求。无刷直流电机单位置环舵机方案满足系统指标要求。

关键词：线性度无刷直流电机单极性驱动二自由度控制电动舵机

基于NSGA-Ⅱ优化的电动舵机自抗扰控制器改进设计

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船海工程 2022年第2期51卷 19-23页

作者：周毅李萌郑坤梁斌周斌中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司天津300452

针对自抗扰控制器参数调整困难、整定难度大的问题,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化控制参数,改进NSGA-Ⅱ算法以适应改进的自抗扰控制算法;以船舶电动舵机系统作为被控对象,对比改变算法前后的数据表明,经NSGA-Ⅱ算法... 详细信息

针对自抗扰控制器参数调整困难、整定难度大的问题,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化控制参数,改进NSGA-Ⅱ算法以适应改进的自抗扰控制算法;以船舶电动舵机系统作为被控对象,对比改变算法前后的数据表明,经NSGA-Ⅱ算法改进的自抗扰控制器可提升舵机系统的静态和动态性能。

关键词：非支配排序遗传算法自抗扰控制电动舵机参数优化