扰流片推力矢量控制系统动态特性研究

针对固体火箭发动机的推力矢量控制系统的需求,分析了扰流片系统的工作原理,设计了圆弧型扰流片;根据扰流片的安装位置关系,推导了扰流片摆角与伸入喷管出口流场高度的关系式;对加载单个圆弧型扰流片的喷管三维流场进行数值模拟,得到扰流片产生气动力的大小随扰流片伸入流场高度的变化规律;并通过固体火箭发动机的点火试验,验证所设计的扰流片系统在阶跃响应和正弦加载下的动态特性。结果表明:扰流片推力矢量控制系统在最大偏转角度38°时,阶跃响应时间为55ms,最大偏差0.6°,超调量2.02%;偏转角8°时,正弦加载测得系统带宽10Hz。

自适应模糊神经控制器的电动舵机控制

针对电动舵机采用PID控制器响应速度慢、超调大的问题,提出了采用人工神经网络和模糊控制来自整定比例因素的控制策略,建立了电动舵机的模型,分析了自适应神经网络控制器原理,并且结合模糊逻辑控制器,构成模糊神经网络来自动调整比例因素,设计了由两个输入变量和一个输出变量的电动舵机控制器。所提的控制算法应用于电动舵机系统,并通过建模仿真和原理样机的弹簧钢悬臂梁加载实验验证,采用该算法电动舵机系统的响应时间达到25 ms,几乎无超调,且舵机系统的位置指令跟踪和力矩干扰抑制能力较强,具备在常规弹药弹道修正中应用的可能性。

一种高带宽四舵翼电动舵机的可行性研究

针对普通电动舵机在高速飞行的常规弹药上无法有效实现飞行姿态控制问题,根据简易制导弹药自主修正对电动舵机的性能要求,从舵机系统的结构、硬件和软件设计等方面综合考虑提高系统的带宽,设计基于CAN总线通信和DSP控制的无刷直流电机四舵翼舵机系统,建立舵机系统二自由度数学模型,设计带前馈的模糊自整定PID串级控制器,并通过建模仿真和原理样机的弹簧钢悬臂梁加载实验进行验证。仿真和实验结果表明,该电动舵机系统在最大舵偏角20°时,带宽达到10 Hz,且舵机系统的位置指令跟踪和力矩干扰抑制能力较强,具备在常规弹药弹道修正中应用的可能性。

智能优化PI参数的永磁同步电机控制

针对永磁同步电机控制系统控制参数较难整定问题,提出一种基于神经网络和遗传算法极值寻优的PI控制器参数离线整定方法。利用电机控制系统的试验数据训练BP神经网络,并选择预测精度最高的神经网络模型作为遗传算法的优化目标函数,然后利用遗传算法搜索使电机控制系统的动态响应性能最好的PI控制器参数组合。通过永磁同步电机控制系统的仿真,表明系统采用优化后的PI参数能够快速、平稳而又准确地跟踪输入指令变化,抗干扰能力强。

舵机永磁无刷直流电机控制器参数离线整定

针对电动舵机伺服系统控制参数较难整定问题,提出一种基于神经网络和遗传算法极值寻优的PI控制器参数离线整定方法。采用电机舵机伺服系统的实验数据训练BP神经网络,并选择预测精度最高的神经网络模型的输出作为遗传算法的优化目标函数的输入,采用遗传算法快速搜索,得到使舵机伺服系统的动态响应性能最好的PI控制器参数组合。并在基于无刷直流电机驱动的电动舵机平台上进行实验,结果表明采用优化后的PI控制参数,舵机系统能够快速、平稳而又准确地跟踪输入指令变化,抗干扰能力强。

推力矢量控制电动伺服机构的双模控制研究

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。

舵机电动加载测试系统设计及数值仿真研究

舵机电动加载测试系统用来模拟铰链力矩对电动舵机进行加载。针对由于加载对象主动运动引起的多余力矩问题,影响系统稳定性和跟踪精度等性能。为提高系统设计性能,从舵机加载测试系统的硬件搭建和控制方式两个方面考虑,搭建了电动加载测试系统,并建立了系统的简化数学模型,采用BP神经网络算法控制系统的模型进行仿真与分析。仿真结果表明舵机加载测试系统的阶跃响应速度和对力矩指令的动态跟踪性能明显提高,从而为小功率的舵机电动加载测试系统的工程化提供一定的理论依据。

电动舵机力矩特性的简易测量研究

根据电动舵机的力矩特性快速测量的需要,设计了基于弹性悬臂梁的多通道电动舵机力矩特性简易测量系统.分析了该系统的工作原理与关键技术的实现:针对电动加载系统普遍存在的多余力矩问题,采用机械式加载不会产生多余力矩;通过设计不同规格的弹性悬臂梁能够获得较宽的加载力矩范围;数据采样频率高,有较宽的工作频带.实验结果表明:该系统能够实现对电动舵机的比例加载,并自动绘制力矩-频率特性曲线,实现力矩特性的快速测量.为小功率的电动舵机力矩加载测试提供了一种可行的方案.

YUV到RGB颜色空间转换算法研究

图像的显示质量在计算机视觉系统中起着关键性的作用。在此根据YUV到RGB颜色空间的转换理论、图像数据格式以及转换公式,并在精简的图像采集平台上,获取图像的YUV数据,并分别基于VC++和Matlab提出了一种颜色空间转换算法。通过实验验证表明该算法可以有效地提高图像的显示质量。

光电成像探测中目标方位测量方法

为了在光电成像探测目标的同时给出目标相对探测器的方位信息,探讨了一种基于单目视觉的运动目标方位测量方法。根据投射成像原理,推算出二维目标像点坐标与目标的空间三维位置之间的映射关系,建立了单目视觉测量目标方位的数学模型。结合帧间差分法和KLT方法检测静止背景下和变化背景下的运动目标,并对目标特征点进行亚像素定位。试验和仿真结果分析表明,该方法能够有效提取目标的特征点,可对目标较为准确地定位,并通过单目视觉测量出目标方位信息,误差控制在±8%的范围内。

基于指数趋近律的位标器滑模控制仿真研究

针对简易制导火箭弹电视位标器在极速状态下系统响应的快速性和平稳性问题,提出了基于指数趋近律的滑模控制(SMC)复合PID的控制算法,建立了基于永磁同步电机位标器的数学模型,设计了滑模控制器,并进行了复合控制算法的仿真与分析。结果表明:系统采用复合的控制算法克服了传统PID控制算法工作模式下系统转速和力矩输出波动大、对负载扰动敏感、系统抖振严重的不足之处,且复合算法能够显著提高系统的动态品质。

火箭弹电视位标器无位置传感器控制仿真研究

为了提高制简易制导火箭弹命中目标的精度,针对简易制导火箭弹用电视位标器的可靠性与冗余设计问题,提出了一种无位置传感器无刷直流电机的控制方案。新方案采用了无位置传感器控制原理及方案运行模式下的转子位置检测技术,利用电机反电动势过零点并经过低通滤波获取电机转子位置信息的方法。在Matlab/Simulink环境下,先建立独立的功能模块,再进行功能模块的有机整合,搭建了系统的仿真模型。且试验结果与仿真结果对比表明,无位置传感器电视位标器电机系统模型具有转速响应好和仿真速度快的优点。证明改进方案克服了电视位标器系统有位置传感器工作模式响应特性的不足,节约了冗余设计的空间与成本。

视频/图像系统开发的关键问题研究

针对目前广泛使用的TMS320DM642处理器在视频/图像系统开发中容易出现的问题,从工程实践的角度进行了总结和分析。在介绍DM642视频/图像硬件系统原理的基础上,对电路设计、软件编程以及FLASH烧写过程中可能出现的问题进行了深入的分析,并给出相应的解决方法。并基于这款处理器进行了图像系统的实践开发,表明这些总结分析可以为DM642处理器的工程化提供一定参考。

惯性稳定平台位置伺服的模糊控制仿真研究

针对制导火箭弹惯性稳定平台位置伺服控制系统非线性、强耦合、外部干扰不确定以及系统参数摄动,传统PID控制无法满足该平台高精度位置控制的问题,提出模糊控制算法的策略,建立弹载惯性稳定平台模型,分析位置模糊控制器的原理,设计以位置偏差与其变化率为输入的惯性稳定平台位置控制器。所提控制算法应用于永磁同步电机驱动的惯性稳定平台系统,通过建模仿真表明,平台位置响应时间仅为25 ms、响应稳定且几乎无超调以及位置跟踪性能好,控制效果优于传统PID控制器,为弹载惯性稳定平台高精度位置伺服控制器的设计提供了参考。

智能控制与保护开关在农网配电系统中的应用

智能控制与保护开关采用了动态开距、单一结构技术,使额定电流扩展到400 A以上,增加了剩余电流保护功能,应用于农网综合配电箱的配电保护。该开关具有体积小、多功能、分断能力高、飞弧小、节能、结构简单和可靠性高等一系列优点,是实施配电网智能化的一种理想开关电器。

基于复合PI控制器的永磁伺服电机电流控制

在永磁电机伺服系统中,电流环PI控制器通常基于零极点对消的方式设计得到,这会限制系统动态性能的提升。针对这一问题,首先通过传递函数分析说明传统电流环PI控制器存在的问题,然后基于状态方程设计电流环复合PI控制器。通过传递函数进行对比,从理论上说明电流复合PI控制器比传统电流PI控制器具有更好的抗扰性能,并给出相应的约束条件。最后,通过实验对比电流阶跃响应和跟踪正弦给定响应。实验结果表明,采用复合PI控制器的电流控制系统对正弦给定的跟踪误差更小,电流阶跃响应也更快,即电流复合PI控制系统具有更好的跟踪性能和抗扰性能,证明了所提方法的有效性。

电动伺服旋转变压器的激磁放大电路研究

旋转变压器有足够大的激磁信号才能得到较高的位置精度,而解码芯片提供的激磁信号较小,因此需要设计放大电路对激磁信号进行放大。以解码芯片AD2S1200为基础,对旋转变压器TS2620N21E11的激磁放大电路进行研究,设计了四个激磁放大电路,并详细地介绍了它们的工作原理。采用高输出电流运放构成的放大电路结构简单,但成本较高,而采用普通运放加无输出电容的功率放大电路时,尽管电路结构略显复杂,但成本较低。仿真和实验结果均证实了所设计的激磁放大电路的正确性和实用性。

电动伺服机构永磁同步电机的自抗扰控制

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。

航天大功率电动伺服系统功率驱动设计及验证技术

针对运载火箭30 kW以上功率等级电动伺服控制驱动器的研制要求,设计了一种强环境适应的大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率驱动模组。通过对火箭固体助推发动机工作环境分析,设计了基于光耦驱动器件的功率驱动与保护电路;为有效提升功率驱动模组在高压大电流工作时的可靠性,采用降低功率主回路杂散电感与IGBT有源钳位闭环控制相结合的方法,有效抑制IGBT在大电流关断时的电压尖峰;通过对动力电进行滤波处理,有效解决高压高频信号通过线缆传输时对控制驱动器内、外部的电磁干扰问题;通过IGBT功率驱动电路的单双脉冲测试及连续功率测试,有效验证IGBT功率驱动模组的高压驱动能力,为大功率电动伺服系统的可靠性提供技术支撑。

基于四桥臂拓扑的永磁同步电机断相容错控制策略

为了保证断相后电机控制系统的安全可靠运行,针对星形联结的永磁同步电机(PMSM),该文提出一种基于四桥臂拓扑的断相容错控制策略。首先根据断相后绕组电流和电压之间的关系,建立基于三相四桥臂拓扑的断相电机数学模型,解算出非故障相的补偿电流,并且利用相补偿电流与零轴电流的等效关系,计算出零轴电流参考控制量。针对传统前馈零轴电压补偿策略的不足,为了进一步提高零轴电流的跟踪控制性能,根据期望的动静特性设计出零轴电流闭环内模控制器,从而实现零轴电流的高精度跟踪控制。仿真与实验结果表明,与传统前馈零轴电压补偿策略相比,该文提出的基于四桥臂拓扑的PMSM断相容错控制策略具有更好的稳态特性。