有限转角旋转力矩马达电动加载测试系统的研究

摘要

舵机是飞机、舰船、导弹和鱼雷等航行器的航行控制系统中的关键部件,其性能对航行器的操控性及精准性有很大影响。随着舵机系统的动态性能和控制精度的日益提高,要求舵机测试系统也能满足这种需求。有限转角旋转力矩马达是新型电动舵机的驱动元件,马达加载测试系统是马达研制过程中必不可少关键测试设备,其质量和性能直接影响和制约着马达产品的性能指标。因此,十分有必要研制一套高精度的马达测试设备,在实验室环境下对马达的各项性能指标进行测试,以便在航行器试飞前全面了解马达的性能指标。本文针对有限转角旋转力矩马达,建立了其电动加载测试系统,并对其关键技术进行了深入研究,在工程实际和理论研究上都具有一定的意义。
　　本文首先分析了舵机加载测试系统的国内外研究现状,根据力矩马达的测试功能和精度指标要求,确定了马达电动加载测试系统的总体方案,阐述了各测试功能的实施方案,并在此基础上进行了主要元器件的选型计算和设计。
　　然后,对测试系统的机械结构、电气控制、系统通讯以及测控软件进行了设计,利用 ANSYS软件分析了电机支座的静应力与马达安装调整台的模态,并对测控软件的关键问题进行了设计分析。搭建了测试系统的软硬件平台,实现了马达加载测试的自动化。
　　最后,在器件选型和机械结构设计的基础上,建立了马达加载测试系统的数学模型,将模型分为加载通道和扰动通道,并分析了两个通道的特性。研究了扰动力矩的特点和机械连接环节中连接刚度与惯量对系统特性的影响。针对系统不稳定性与扰动力矩的问题,采用微分先行PID控制算法对系统进行校正,并利用前馈补偿原理消除扰动力矩的影响。经仿真分析表明,该算法能在很大程度上消除扰动力矩的影响,提高加载测试系统跟踪性能和加载精度。

目录

有限转角旋转力矩马达电动加载 测试系统的研究

RESEARCH ON ELECTRICAL LOADING TEST SYSTEM FOR LIMITED-ANGLE ROTATIONAL TORQUE MOTOR

摘 要

Abstract

目 录

第 1 章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题研究的主要内容

第 2 章 测试系统总体设计

2.1 测试系统的测试项目与指标

2.2 测试系统的总体结构

2.3 加载测试的实施方案

2.4 本章小结

第 3 章 测试系统硬件及软件设计

3.1 测试系统机械结构设计

3.2 测试系统电气控制设计

3.3 测试系统通讯方式设计

3.4 测试系统软件设计

3.5 本章小结

第 4 章 测试系统数学建模与特性分析

4.1 测试系统数学模型的建立

4.2 测试系统特性分析

4.3 扰动力矩的特点

4.4 机械连接环节参数对系统特性的影响

4.5 本章小结

第 5 章 测试系统控制算法研究

5.1 引言

5.2 加载通道的校正

5.3 基于前馈补偿原理消除扰动力矩

5.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢