伺服作动器新型动态加载系统仿真与研究

摘要

伺服作动器是导弹制导与控制系统中的重要执行部件，其性能的好坏直接决定了导弹飞行过程中的动态品质。现代导弹技术的发展对伺服作动器的综合性能指标提出了越来越高的要求，而伺服作动器加载试验已成为其性能检测与研究的重要技术手段。本文针对伺服作动器动态性能测试需求，提出一种由直线电机驱动增力模块对伺服作动器系统进行动态加载的新方案，并着重对加载系统特性、控制策略进行了深入研究。全文的主要研究工作与成果如下：
　　1）提出一种采用直线电机驱动增力模块对伺服作动器进行动态加载的方案，充分发挥电动加载便于安装维护、控制灵活以及直线电机高动态特性的优势，并通过增力模块提升驱动力，实现小位移、大推力、高动态特性的力加载，能够适用于高频、大载荷的加载应用。
　　2）分别建立了加载系统和伺服作动器系统的数学模型，对系统特性以及多余力特性进行研究，分析了加载系统和伺服作动器系统之间的耦合特性，其中多余力的耦合干扰是动态加载系统必须要面对的特殊情况，也是影响加载系统力控制精度的关键因素。
　　3）设计了加载系统多闭环控制+前馈的复合控制方案。其中，采用位置前馈和速度前馈以减小系统的相位滞后；基于结构不变性原理进行前馈补偿抑制多余力；在力闭环设计模糊自适应PID控制器，通过实时调节PID控制参数，进一步抑制多余力，提高系统的控制精度和适应能力。同时，对系统控制策略进行了仿真分析与验证。
　　4）基于Matlab/Simulink和AMESim分别建立了直线电机、增力模块与伺服作动器液压系统仿真模型，充分发挥两仿真软件在各自领域的优势，利用接口技术对系统性能进行联合仿真试验，比单纯的数学建模方法更加真实地反映了系统特性，建模效率及仿真准确度更高，进一步验证了本文加载方案与控制策略的正确性。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2加载系统的发展与现状

1.3加载系统控制技术概述

1.4本文研究内容及组织结构

第二章 加载系统工作原理及数学建模

2.1加载系统结构及工作原理

2.2动态加载系统数学建模

2.3伺服作动器系统数学建模

2.4系统整体模型

2.5本章小结

第三章 系统特性与多余力特性分析

3.1伺服作动器位置系统特性分析

3.2加载系统特性分析

3.3系统多余力分析

3.4多余力特性总结

3.5本章小结

第四章 加载系统控制策略研究与仿真

4.1加载系统前向通道控制方案研究

4.2多余力抑制研究

4.3仿真试验

4.4模糊自适应PID控制策略

4.5本章小结

第五章 基于Simulink/AMESim的加载系统联合仿真试验

5.1 AMESim软件特点及介绍

5.2增力模块及伺服作动器系统AMESim模型

5.3联合仿真试验

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文