高精度电动舵机技术研究

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1、西北工业大学硕士学位论文高精度电动舵机技术研究姓名:汪和平申请学位级别:硕士专业:航空电子工程指导教师:陈明;王建明20030101高精度电动舵机技术研究摘要电动舵机的应用日益广泛,它正逐步在代替液压舵机和气动舵机。使用电动舵机不仅可提高伺服系统的性能,同时可降低系统重量和维护费用。本文提出了两种新型的电动舵机方案,用于反坦克多用途导弹和航空智能炸弹。一个方案是包括无刷直流电动机、滚珠丝杠、单片机控制器和导电塑料电位计的电动舵机;另一个方案是包括直流永磁有刷电动机、谐波减速器、经典大功率双运放驱

2、动器和导电塑料电位计的电动舵机。这两种电动舵机结构紧凑、体积小、重量轻,利用谐波传动和滚珠丝杠副的很小空回误差,使舵机的输出间隙小于3(角分)时,舵机系统的稳态精度达到±0.1。,时间常数为5ms~15ms,当转速在120。/s~300。/s时,能获得6Hz~25Hz的频带,且超调满足不大于10%的要求。对舵机系统参数进行了分析设计,重点用滑模变结构控制理论设计了舵机控制器。仿真计算和样机试验的结果表明该控制器可使机电时间常数5ms的舵系统获得25Hz的宽带,且超调不大于10%。使舵机系统的伺服

3、控制作用有很大的提高。关键词:电动舵机伺服系统滑模控制谐波减速传动滚珠丝杠高精度电动舵机技术研究ABSTRACTElectromechanicalActuationsystemshasbeingappliedthemanymilitaryfields,andgraduallyreplacinghydraulicandpneumaticactuator,whichimproveperformanceofwholesystemandreduceweightandmaintenanceofwholes

4、ystem.Inthispaperanewtypeofelectromechanicalproportionalcontrolactuationsystemforanti-tankmulti—purposemissileandaero—intelligentbombwaspresented.Theactuationsystemincludedbrush-lessDCmotor,ballscrew,micro—controller,andelectricplasticfeedbacktelemet

5、ry.ThistwokindsofElectromechanicalActuationsystemshavesuchcharacteristicsascompactstructure,smallvolume,lightweight,etc.thepimpinglostmotionerrorofharmonicdriveandballscrewcanmaketheoutputclearancenomorethe3.stablestateprecisionupto±0.1。,timeconstant

6、5ms~15ms,motionspeed120。/s~300。/s,andcanget6Hz~25Hzbandwidthandovershootless10%.Theactuationsystemwasdesignedandthecontrol1erwasemphaticallydesignedwithslidingmodelvariablestructurecontroltheory.Theresultofcomputersimulationandactuationsystemexperime

7、ntindicatedthatthebrush—lessDCmotorwith5mselectromechanicaltimeconstant,whichmadetheactuationsystemget25Hzbandwidthandovershootless1O%.Keywords:ElectromechanicalactuatorServesystemFlightControlSlidingmodelcontrolHarmonicdriveBallscrew第一章绪论第一章绪论1.1本选题

8、的来源及其项目背景高精度电动舵机以反直升机、反坦克多用途导弹和某型航空智能炸弹为应用背景。该课题自立项以来,并行开展了电动舵机和气动舵机两个方案的研究工作,其中本人负责电动舵机的研究工作,并按反直升机、反坦克多用途导弹系统和某型航空智能炸弹总体的技术要求,完成了方案论证及关键技术攻关。在多用途导弹控制系统中完成电动舵机系统单通道原理样机的试制工作,取得了一些阶段性的研究成果。在某型航空智能炸弹的控制系统中完成电动舵机系统四通道原理样机的试制工作,但这些成果还不足以解决课题研究所面l临的所有问题,

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