鱼雷电动伺服舵机动力学仿真

为了真实反映电动伺服舵机的传动特性,文中采用多体动力学仿真软件Recur Dyn建立基于多体接触理论的鱼雷电动伺服舵机机械系统模型,利用系统仿真分析软件Matlab/Simulink建立伺服舵机控制系统模型,并完成伺服舵机传动机构、控制系统的联合建模。相比于传统设计方法,文中采用的联合仿真分析方法,能够在物理样机设计的初期,完成对伺服舵机在实际工况下的运动学及动力学分析,得到伺服舵机的实际传动特性,便于设计的优化迭代,提高了设计效率。

电动舵机伺服系统非线性辨识及补偿

为提高电动舵机伺服系统的跟踪精度,提出了辨识、测试它的摩擦和间隙非线性及对其进行补偿的方法。针对位置和速度双闭环控制的电动舵机伺服系统,建立了基于LuGre摩擦和迟滞间隙的数学模型;依据模型采用前馈补偿方法对系统中的摩擦进行补偿,同时采用逆模型方法对系统中的间隙进行补偿控制。实验显示,对于幅值为1°,频率为2.5Hz的给定正弦信号,补偿后系统的最大位置跟踪误差由原来的0.166°减小到了0.096°,最大速度跟踪误差由原来的2.723r/min减小到了0.393r/min。结果表明,本文提出的辨识测试方法能够精确地获得摩擦和间隙模型,基于该模型的补偿能够有效地提高电动舵机伺服系统的跟踪精度。

基于试验的电动舵机模型辨识

目前电动舵机模型的建立基本上是基于理论的数学推导,所建立的舵机模型与实际舵机模型存在一定的误差。针对此问题,提出一种基于试验实测数据建立舵机模型的方法,搭建自动数据采集试验平台,采用组合窗法对实测数据进行频域转换,得到舵机的频率响应函数并采用非线性最小二乘法辨识舵机模型。对辨识得到的数学仿真结果与实际舵机响应比较,在频域,整个频段内幅频特性最大绝对误差<1.9 dB;在时域,仿真模型跟踪实际舵机角度的最大误差<1.5°,延迟时间<10 ms。结果表明,基于试验数据建立的舵机仿真模型能很好地模拟实际舵机。