面向小型化紅外導(dǎo)引頭的交流伺服系統(tǒng)研制.pdf

1、隨著精確制導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)提出了更高的要求，主要表現(xiàn)在精度高、體積更小。傳統(tǒng)的陀螺在精度、體積等方面已經(jīng)不能滿足要求，微機(jī)械陀螺的產(chǎn)生和發(fā)展為解決這一問(wèn)題提供了新的思路。但是由于陀螺的貼片及裝配誤差會(huì)引起陀螺軸線和電機(jī)軸線不一致，進(jìn)而造成單軸陀螺的輸出角速率耦合，最終影響系統(tǒng)的控制精度。本課題針對(duì)這一問(wèn)題，提出了基于角度反饋的陀螺標(biāo)定及解耦算法，并根據(jù)性能指標(biāo)設(shè)計(jì)的小型化導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行算法的驗(yàn)證

2、。
　　首先，對(duì)方位/俯仰型導(dǎo)引頭伺服機(jī)構(gòu)的框架角速度以及系統(tǒng)裝配誤差進(jìn)行了分析，在分析的基礎(chǔ)上提出了基于角度反饋的陀螺標(biāo)定及解耦算法，給出了標(biāo)定算法及解耦算法軟件設(shè)計(jì)流程，并在提出的算法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了方位/俯仰型導(dǎo)引伺服系統(tǒng)總體控制方案。
　　其次，根據(jù)項(xiàng)目的性能指標(biāo)進(jìn)行了伺服機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要包括結(jié)構(gòu)方案選擇、驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型的選擇、驅(qū)動(dòng)方式選擇以及陀螺的選擇。之后進(jìn)行了導(dǎo)引頭伺服機(jī)構(gòu)電機(jī)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、極槽

3、配合方案的確定以及繞組匝數(shù)確定等確定電機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真，通過(guò)分析提取的數(shù)據(jù)，得出設(shè)計(jì)電機(jī)的合理性。之后，對(duì)導(dǎo)引頭伺服機(jī)構(gòu)角位移傳感器--有限角度高精度磁電編碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)仿真確定了霍爾元件和磁鋼的相對(duì)位置。
　　然后，進(jìn)行了伺服系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)的角度將電路分為供電部分、控制與通訊部分、功率驅(qū)動(dòng)部分、反饋單元部分以及線纜部分五大部分，然后進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)；之后對(duì)控制策略進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，在倍頻控制算法

4、的基礎(chǔ)上進(jìn)行了速度穩(wěn)定回路的設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行隔離度仿真，通過(guò)仿真驗(yàn)證了系統(tǒng)具有很好的抑制彈體干擾的能力。
　　最后，搭建了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并進(jìn)行了相關(guān)控制算法的驗(yàn)證。對(duì)系統(tǒng)硬件性能進(jìn)行測(cè)試，主要是編碼器的標(biāo)定、功率開關(guān)管延時(shí)的測(cè)量、電機(jī)力矩系數(shù)的測(cè)量；之后是系統(tǒng)調(diào)試，通過(guò)對(duì)比倍頻前后系統(tǒng)對(duì)電流的響應(yīng)，驗(yàn)證了倍頻程序在改善小電感電機(jī)電流波動(dòng)方面的有效性；通過(guò)在線仿真觀測(cè)解耦前后陀螺的AD積分驗(yàn)證了提出的陀螺標(biāo)定及解耦算法的正確