飞行器舵机伺服传动机构动力学建模研究

摘要

飞行器舵机伺服传动机构广泛应用于航空、航天、武器制导等高精度控制领域。为了准确的控制飞行器的运动轨迹，需要精确得出传动系统的输出响应，随着飞行器对传动机构的传动精度、响应速度和稳定性要求不断提高，机构轻量化、小型化要求日益苛刻，普遍存在于机械系统中的运动副间隙以及构件的变形对机构的动态特性、输出响应和振动稳定性的影响变得十分突出。因此深入研究伺服传动系统动力学行为，对于提高飞行器飞行轨迹的控制精度有重要意义。本文针对飞行器舵机伺服系统建立动力学模型，考虑了间隙和构件的变形对其动力学性能的影响，并运用虚拟样机技术对其进行动力学仿真分析。
　　 首先，本文分析了目前存在的各类间隙模型特点和使用范围。
　　 其次，对于由伺服电机、行星减速器、滚珠丝杠和舵叶所组成的伺服传动系统进行了动力学建模，建模过程中考虑间隙及构件变形的影响。
　　 最后，采用Pro/E、ANSYS、ADAMS联合仿真的方法，详细分析了运动副间隙以及柔性构件，对飞行器舵机伺服传动系统动力学特性的影响。
　　 伺服传动系统中的间隙及柔性构件对其动力学性能的影响非常明显，准确的建立含有间隙、柔性构件的动力学模型可为伺服机构的结构设计、控制设计提供理论依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 飞行器舵机伺服传动机构的应用与研究现状

1．2．2 含间隙和柔性构件机构动力学研究现状

1．3 虚拟样机技术

1．4 论文主要研究内容

2 间隙模型的分析与比较

2．1 引言

2．2 二状态模型

2．3 三状态模型

2．4 连续接触模型

2．5 面-面接触模型

2．6 本章小结

3 飞行器舵机伺服传动机构动力学建模

3．1 引言

3．2 飞行器舵机伺服传动机构的简化

3．3 飞行器中的作动器动力学模型

3．3．1 滚珠丝杠副间隙模型

3．3．2 行星轮系动力学模型

3．3．3 未引入间隙的作动器动力学模型

3．3．4 引入间隙的作动器动力学模型

3．4 飞行器舵机伺服传动系统动力学模型

3．5 含间隙、柔性体系统动力学方程的计算方法

3．6 本章小结

4 飞行器舵机伺服传动系统ADAMS动力学仿真与分析

4．1 引言

4．2 ADAMS分析软件的应用

4．2．1 间隙的处理

4．2．2 柔性构件的处理

4．2．3 动力学分析方法

4．3 伺服作动器中滚珠丝杠副的动力学仿真

4．3．1 滚珠丝杠物理模型及相关参数

4．3．2 滚珠丝杠副的动力学仿真与分析

4．4 舵机伺服传动机构的动力学仿真

4．4．1 舵机系统物理模型及相关参数

4．4．2 舵机系统的动力学仿真与分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献