一种大功率电动舵系统负载性及加载装置研究

摘要

飞航导弹伺服系统是导弹自动飞行控制系统的执行部件，舵面在运动过程中舵系统承受到多种时变负载力矩的作用，包括空气动力所产生的铰链力矩(正操纵力矩和反操纵力矩)、惯性力矩、阻尼力矩。而这些负载力矩在导弹的飞行过程中变化较大，这要求舵系统能够克服负载力矩的影响，按给定的规律运动，保证导弹正常的飞行姿态。亚音速飞航导弹对于执行机构的快速性以及负载能力的要求都不太高，因此，一般小功率伺服系统能够满足控制系统的快速性和稳定性要求。而对于超音速飞行武器，要求舵系统具有很高的响应速度，很大的输出力矩，因而系统稳定性和响应速度容易受惯性力矩以及反操纵力矩的影响。目前，国内把大功率电动舵系统用于超音速飞行武器上研究及工程应用刚刚起步，舵系统的各项关键技术研究尚不充分。其中负载条件下的舵系统性能是考核大功率快速响应电动舵系统的控制品质的主要方面。对电动舵系统的惯性负载特性以及反操纵力矩特性进行深入研究，并通过研制特定的加载装置，进行试验验证与分析，有利于提高舵系统负载特性。因此，对大功率快速响应电动舵系统的负载特性和加载装置进行的研究，取得一些有实用价值的理论分析和试验研究成果，具有十分重要的理论意义和应用价值。
　　 本文通过对一种大功率电动舵系统的负载特性进行研究，设计特定的加载装置，通过试验验证与分析，达到优化舵系统性能、提高舵系统负载特性的目的。首先，在分析电动舵系统组成及工作原理的基础上，建立了多参数系统模型，分析负载条件下各种参数对舵系统性能的影响，合理选择电机的机械特性，使之与舵机的输出特性相匹配。其次，考虑舵系统传动机构对其负载特性的影响，综合权衡传动比、转动惯量等因素后，确定了传动机构的方案，并对传动系统的刚度进行了详细分析和计算。最后，设计一种结构简单、容易加工的机械装置实现反操纵加载，通过试验验证大功率电动舵系统的负载特性。