基于自抗扰的无人机舵系统大惯量柔性颤振抑制

无人机舵系统中舵机与舵面的传动机构是多级连杆,具有很大的柔性,会产生机械颤振现象。为消除颤振对无人机舵系统的危害,采用自抗扰控制。自抗扰控制采用扩张状态观测器观测得到总扰动并消除柔性对系统带来的影响,使系统近似为一个刚体。仿真验证结果表明,自抗扰控制能够快速跟踪指令并消除由系统柔性带来的颤振。

导弹球窝喷管电动伺服系统摩擦积分自适应补偿控制

针对导弹球窝喷管电动伺服系统中存在摩擦非线性问题,提出一种基于改进稳态Lugre摩擦模型的摩擦积分自适应补偿控制策略。建立基于Lugre摩擦模型的球窝喷管电动伺服系统运动学方程,并结合修正稳态Lugre摩擦模型完成伺服系统简化状态方程;采用反步设计方法,设计含摩擦积分补偿的非线性控制器,同时引入摩擦参数自适应律提高补偿精度,并通过设计Lyapunov函数保证系统全局渐近稳定性;开展了基于遗传算法稳态Lugre摩擦模型参数辨识,建立含摩擦模型的电动伺服系统仿真模型并验证了算法有效性,仿真试验结果表明,与传统PID控制相比,摩擦积分自适应补偿控制能较好地抑制波形畸变,提高了电动伺服系统低速跟踪性能。

基于迭代学习的电动直线加载复合控制

为测试某型航天用电动伺服机构的实际工作性能,设计一种以大导程精密滚珠丝杠副为力矩/力转换元件的电动直线加载系统。为克服电动直线加载系统多余力扰动问题,提出一种引入角速度前馈补偿、串入电流内环和位置内环的多闭环复合控制策略;采用一种以分数阶PIλDμ控制器作为力外环的反馈控制、分数阶迭代学习控制(FO-ILC)作为补偿控制的方法。直线加载仿真实验和多余力抑制仿真实验表明,所提控制策略较好地抑制了直线加载多余力。

基于自适应逆控制的储能舵机技术研究

针对扭簧储能的特点,首次将储能弹簧应用于旋转弹电动舵机,进行储能舵机特性和控制研究。通过建立储能舵机动力学模型,对比分析了储能舵机与常规电动舵机的功耗,以及舵机对象特性的改变对系统输出性能的影响。结果表明,储能舵机的功耗较小,但储能舵机在相同的输出功率下需要进行指令修正。采用最小均方(LMS)算法辨识对象逆模型,结合旋转弹指令输入特征,实现了基于自适应逆控制算法仿真研究。仿真表明基于自适应逆控制的储能舵机无需修正指令即可获得与常规舵机相同的输出性能。自适应逆控制算法通过DSP芯片实现,试验结果表明基于自适应逆控制的储能舵机具有很好的跟踪性能,有效地避免了对象特性改变对输出性能的影响。

改进的双闭环舵机控制系统设计与实现

电动舵机作为导弹的执行元件,其性能对弹体特性提升起着关键性的影响。为了满足弹体对舵机的性能需求,采用了一种末端舵面角度测量值作为位置环的反馈量实现位置闭环,其微分量作为速度环的反馈量实现速度闭环的双环控制方案,并针对速度环控制器设计了自适应分段调整控制算法,最后开展MATLAB平台理论仿真和舵机系统实物测试。经实验结果表明,所设计的舵机控制系统运行平稳,各项性能满足指标要求,验证了该控制方案的可行性。

永磁同步电动舵机系统滑模变结构控制器设计

针对电动舵机系统,建立表贴式永磁同步电机(SPMSM)矢量控制模型。设计基于指数趋近律的滑模变结构控制器,并在此基础上进行抖振抑制。利用变指数趋近律滑模控制器与比例-积分-微分(PID)控制器相结合,设计组合控制器,既可最大程度地发挥滑模变结构控制的快速性与鲁棒性,又可利用PID控制的优势减小系统最后的抖振。最后,通过与基于指数趋近律的滑模控制器进行仿真对比,验证组合控制器对电动舵机系统抖振的抑制效果。仿真结果表明:设计的组合控制器将系统静差减小了85%,并基本消除了滑模末端的抖振。

关于新一代旋转导弹舵机储能优化仿真设计

新一代旋转导弹双通道控制方案电动舵机功耗较大,储能舵机系统具有低功耗的优势,目前研究并未考虑实际工况。基于舵系统模型,结合实际工况中弹旋频率变化,分析储能舵机相比于传统舵机的功耗优势。重点研究舵系统传动效率对储能舵机影响,优化仿真设计储能弹簧的弹性系数。研究结果表明,储能舵机工作频率大于弹旋频率的0.707倍时,消耗功率低于普通舵机。储能舵机工作频率为弹旋频率时,消耗功率仅为普通舵机的21.8%。在实际应用中,若传动效率为η,储能弹簧的弹性系数应为弹旋频率的1/η^(1/2)倍。

一种对称式双机械手协同操作算法

针对双机械手系统在紧协调约束条件下的协同操作问题,提出一种基于对称式思想的协同操作算法。首先将双机械手和操作目标视为一个系统,定义了系统的协同操作空间,推导出系统的广义速度雅可比矩阵;然后结合运动学逆解设计了对称式双机械手协同操作算法;最后对由两个七自由度机械手组成的双机械手系统进行虚拟样机仿真。结果显示,双机械手系统操作目标完成了期望任务,验证了算法的正确性。

弹性大惯量电动舵系统颤振抑制

针对某型无人机弹性大惯量电动舵系统的颤振影响因素,分析了传动刚度、间隙、惯量、阻尼对系统的影响。首先,通过对颤振现象产生的机理进行分析,定位了颤振产生的原因;其次,通过仿真模拟,分析了双惯量系统的颤振影响因素;最后,通过现场试验验证,证实了通过合理增加舵机阻尼与修改控制算法可以改善由连接机构弹性振动、负载大惯量等因素带来的影响。在控制算法中采用输入整形器,有效地抑制了特定方波指令下的舵面颤振。试验验证表明,改进后的舵机抑制了弹性大惯量带来的颤振问题,消除了舵面的残留颤振。

电动直线负载模拟器反步控制器设计与研究

为提高某型航天用电动直线负载模拟器(Electric Linear Load Simulator,ELLS)的加载精度与动态性能,提出一种基于Backstepping设计思想的ELLS控制器设计方案。通过推导建立了ELLS的状态空间方程,接着采用Backstepping方法设计了反步控制器,并采用Lyapunov定理来保证了系统的全局渐进稳定性。最终,采用SIMULINK仿真软件搭建了ELLS仿真模型并引入所提出的控制器,仿真实验结果表明:采用了反步控制器的ELLS的系统响应性能较快,系统输出精度较高,满足系统性能要求;且与仅采用力闭环控制相比,所提出控制器多余力抑制效果明显提升,系统的抗扰能力进一步增强。