电动舵机的建模与控制研究(参)
航天大功率无刷电动舵机控制器研究

Re e r h o n r l r o t o a t s Hi h P we s a c f Co t o l fAsr n u i 【 - o r BLDC t e i g En i e e c g M S e rn gn
对 于大 型弹道 导弹 目前 的电动舵 机一般 很难 满足 这
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微持电相 22 第 o 第 期 0 年 4卷 2 l
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航 天 大 功 率 无刷 电动舵 机 控 制器 研 究
张 翔, 马瑞 卿 , 胡克石
( 西北工业大学 , 陕西 西安 7 0 2 ) 119 摘 要: 分析了航天大功率无刷直 流电动舵 机的工作特点 , 设计 了一种 基于 D P P D+P 的 电动舵 机控制 S +C L IM
器。主要完成环路计算 , 信号的采样 、 滤波和综合以及故障保 护 , 还提 出了高可靠性 的上下 电管理方 法 , 给出了相关 硬件设 计和程序设计框 图 , 试验结果证 明该 舵机控制 器具有精度高 、 响应速度快 、 可靠性高 的优点 。 关键词 : 大功率 电动舵机 ; 无刷直流 电动机 ; 快速 响应 ; 高可靠 ; 伺服系统
ZHANG a g. Xi n MA i i HU 《 — Ru —qn. je s r
【文献综述】船舶舵机建模与航迹控制系统设计

文献综述电气工程及其自动化船舶舵机建模与航迹控制系统设计1.引言船舶自动操舵仪,俗称“自动舵”,是根据指令信号自动完成操纵舵机的装置,是一个重要的船舶控制设备。
它能代替舵手操舵,保证船舶在指令航向或给定航迹上航行。
自动舵在相同的航行条件下,不仅可以减轻驾驶员的工作,而且在远航时,可以减少偏航次数,减小偏航值。
因而可以提高实际航速,缩短航程的航行时间,节省燃料,提高航行的经济效益。
一般说来,自动舵按控制功能可分为两类:一类是航向自动舵,保证船舶自动跟踪指令航向,实现自动保持或改变航向的目的;另一类是航迹自动舵,控制船舶沿计划航线航行。
由于航迹自动舵具有控制船舶精确的航行轨迹的功能,它将是自动舵未来的发展方向。
航迹控制一直是船舶运动控制的重点研究对象。
由于国内起步较晚,与国外先进水平相比仍[]2有较大的差距。
主要表现在:(l)航向舵仍占据主导地位,航迹舵产品尚未成熟的,更不用说自动航行系统和综合船桥系统。
(2)在控制理论上,虽然国内有些专家提出了一些控制方法,也解决了一些问题,但由于船舶操纵运动数学模型存在非线性问题、操舵执行机构存在滞后问题以及船舶航行环境和所受干扰的不确定等问题,使得一些建立的数学模型的控制方法无法得到正常实现。
据国内外有关研究证明,船舶智能控制能解决上述问题。
因此,将智能控制理论用于自动舵,改进我国的自动舵性能是一项迫切的任务。
2.国内船舶自动舵的研究概况[]2自动舵发展的大致经历:第一代是以继电器机械结构为代表;第二代是以电子管磁放大器为核心控制部件为代表;第三代是以半导体、线性运行放大器为核心控制部件为。
1921年德国安修斯公司发明了自动舵,即利用罗经的电讯号,通过继电器、机械结构来实现控制电动舵机。
1930年苏联也相继研究出以电罗经为航向接收讯号的自动舵。
我国对自动舵系统的研究相对国外起步比较晚,从二十世纪50年代开始以仿造苏联自动舵,其自动舵是磁放大器为控制核心。
到了60年代末才自行研制成功以半导体分立元件为核心的自动舵典型产品。
舵机控制系统的模型建立与仿真
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舵机控制系统的模型建立与仿真舵机控制系统是一种常用的自动控制系统,用于控制各种设备的转动角度或位置。
本文将介绍舵机控制系统的模型建立与仿真方法,并详细解释其原理和应用。
一、舵机控制系统的原理与结构舵机是一种具有反馈机构的执行器,主要由电机、减速器、位置传感器和控制电路组成。
其基本原理是通过电机驱动减速器转动,位置传感器测量减速器的转动角度,并将反馈信号传回控制电路。
控制电路根据期望角度和反馈信号之间的差异来控制电机的转动,从而实现对舵机位置的精确控制。
二、舵机控制系统的模型建立方法1. 机械部分建模舵机的机械部分主要由电机和减速器组成。
电机的转矩与转速之间存在非线性关系,需要使用电机的动力学方程进行建模。
减速器将电机的转速降低,并与位置传感器连接,通过测量减速器的转动角度来获取位置反馈信息。
2. 电子部分建模舵机控制系统的电子部分包括控制电路和位置传感器。
位置传感器的输出与舵机的转动角度成正比,可以使用比例关系进行建模。
控制电路负责接收期望角度信号和位置传感器的反馈信号,并根据差异来控制电机的驱动。
3. 综合建模将机械部分和电子部分建立的模型进行综合,得到完整的舵机控制系统模型。
可以使用系统的传递函数或状态空间模型来描述舵机的动态特性。
这些模型可以用于设计控制算法、参数调节和性能优化。
三、舵机控制系统的仿真方法舵机控制系统的仿真是通过计算机模拟实际系统的运行过程,以验证控制算法的有效性和系统性能。
以下是舵机控制系统的三种常用仿真方法:1. 基于物理模型的仿真基于物理模型的仿真是通过建立舵机的数学模型,使用物理量和控制算法进行仿真。
在仿真过程中,可以考虑各种因素对系统性能的影响,如摩擦、负载和环境扰动等。
这种仿真方法能够模拟系统的动态响应和稳态性能,常用软件包有Simulink和MATLAB等。
2. 基于控制算法的仿真基于控制算法的仿真是通过使用实时控制算法对舵机控制系统进行仿真。
在仿真过程中,可以对控制算法进行优化和调节,以提高系统的稳定性和响应速度。
船舶舵机系统的设计与建模研究
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船舶舵机系统的设计与建模研究船舶舵机系统作为航行安全的保障之一,其设计和建模显得尤为重要。
船舶舵机系统不仅影响着船舶的稳定性和航行性能,而且还涉及到人员安全和船舶的经济效益。
本文将从舵机系统的概念入手,探讨舵机系统的设计和建模,旨在为相关领域的研究提供一些帮助。
一、舵机系统的概念舵机系统是自动控制装置,使用电信号控制船舶舵的转动,可以帮助船舶实现准确的转向和当场制动。
它通常包括舵机齿轮、电动机、滚珠丝杆、伺服阀和计算机控制单元等组成部分。
舵机系统的设计需要考虑船舶型号、船舶尺寸、船舶使用环境以及需要完成的任务,合理的舵机系统设计能够实现良好的船舶航行性能和控制准确性。
二、舵机系统的设计船舶舵机系统的设计可以分为机械结构设计和电气控制系统设计两个方面。
机械结构设计需要考虑舵机材料的选择、舵机机构的设计和优化等问题。
电气控制系统设计需要考虑电路的设计和优化、信号处理系统的设计和实现。
下面将分别介绍这两个方面的设计。
(一)机械结构设计在机械结构设计中,需要考虑如下几个方面。
1.舵机主体材料的选择:舵机主体材料的选择应考虑实用性、耐久性和重量等因素,以适应船舶的使用环境和性能要求。
2.舵机机构的优化设计:舵机机构的设计应优化设计,达到减少重量和空间占用的目的。
舵机的设计中也要考虑用途,例如海洋工程船需要对舵机进行特殊适应,以适应各种不同种类的工作需要。
3.舵机的自动化:舵机的自动化,包括机电一体化和智能化设计。
这种自动化可以加快控制系统的反应速度,使得船舶控制更加精确,从而提高航行安全性。
(二)电气控制系统设计在电气控制系统设计中,需要考虑如下几个方面。
1.电路的设计和实现:电路的设计和实现是舵机系统中最为重要的部分之一,其质量的好坏直接影响着舵机的控制效果。
在电路设计中,需要考虑电路器件的选择和安装,以及电流大小和电压稳定性等方面问题。
2.信号处理系统的设计和实现:信号处理系统的设计和实现可以大大提高舵机的控制效果和精度。
舵机控制模型
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舵机控制模型第一章:引言(200-250字)舵机是一种常见的控制装置,用于控制机器人、机械臂、模型船舶等系统的运动。
舵机通常通过接受控制信号来定位到特定的角度,以实现精确的控制。
本论文旨在研究舵机的控制模型,并探讨其在实际应用中的应用和优化。
第二章:舵机控制原理(250-300字)舵机控制涉及信号处理、电机驱动和位置反馈等方面。
一般来说,控制信号是通过脉宽调制(PWM)的方式发送的,频率通常为50Hz。
舵机的驱动电机通常是直流无刷电机,可以通过控制电流或电压来实现角度的改变。
位置反馈是指舵机内置的霍尔传感器或旋转编码器,用于检测当前位置,并在需要时进行修正。
第三章:舵机控制模型的设计与实现(250-300字)舵机控制模型是一种数学模型,用于描述舵机的动态响应和控制策略。
典型的舵机控制模型可以使用PID控制器来实现。
PID控制器基于实时误差信号,通过比例、积分和微分控制来调整控制信号。
通过调整PID参数,可以实现舵机的精确定位。
为了验证舵机控制模型的性能,我们在实验中使用了一个具有舵机的机器人系统。
首先,我们通过MATLAB/Simulink建立了舵机的数学模型。
然后,我们将该模型与实际舵机进行比较,以验证其准确性和可行性。
第四章:舵机控制模型的优化与应用(200-250字)在舵机控制模型的优化方面,我们可以通过改进PID控制器的参数调整方法来提高其性能。
此外,我们还可以使用其他先进的控制算法,如模糊控制、神经网络控制或模型预测控制等,来替代传统的PID控制器。
舵机控制模型在实际应用中有广泛的应用。
例如,在机器人领域,舵机控制模型可以用于实现机器人的运动和导航。
在模型船舶中,舵机控制模型可以用于精确控制舵的转向,以实现船舶的导航和操纵。
此外,舵机控制模型还可以应用于工业自动化、航空航天和其他控制系统中。
综上所述,舵机控制模型是一种重要的控制方法,具有广泛的应用前景。
通过优化模型和控制策略,可以提高舵机的精确性和性能,进一步推动其在实际应用中的应用。
舵机控制器设计
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舵机控制器设计舵机控制器设计的论文第一章引言舵机作为一种常用的电动装置,在机器人、模型飞机以及无人机等领域中具有广泛的应用。
舵机的功能是将电信号转换为机械运动,通过控制杆来改变运动方向。
为了实现更精确、稳定的舵机控制,设计一种高效的舵机控制器显得尤为重要。
本论文对舵机控制器的设计进行了详细分析与研究,力求提供一种可行的解决方案。
第二章舵机控制器的原理和设计2.1 舵机控制原理舵机控制器的基本原理是利用脉宽调制(PWM)信号控制舵机的角度。
PWM信号的周期通常为20毫秒,其中高电平的宽度在0.5毫秒到2.5毫秒之间,用来控制舵机的位置。
在高电平宽度为0.5毫秒时,舵机会转到最左侧位置;在2.5毫秒时,舵机会转到最右侧位置;在1.5毫秒时,舵机会转到中间位置。
2.2 舵机控制器的设计本文设计了一种基于微控制器的舵机控制器。
首先通过AD转换器将输入信号转换为数字信号,然后使用PWM模块产生所需要的高低电平周期。
随后,通过比较器实现信号的判断与输出控制。
最后,结合PID算法进行控制器输出的调整,以实现对舵机位置的精确控制。
第三章舵机控制器的实验与结果分析本文设计的舵机控制器在实验中进行了验证,并与传统的控制方法进行了比较。
实验结果显示,基于微控制器的舵机控制器相比于传统方法,具有更高的控制精度和稳定性。
在舵机响应速度、阻尼效果以及位置控制误差方面均有明显改善。
第四章结论本文设计了一种基于微控制器的舵机控制器,通过使用脉宽调制信号和PID控制算法,实现了对舵机位置的精确控制。
实验结果表明,所设计的舵机控制器相比传统方法具有更高的控制精度和稳定性。
未来的研究可以进一步优化算法和硬件设计,提高舵机控制器的性能。
第一章引言舵机控制器在机器人、模型飞机以及无人机等领域中扮演着重要的角色。
舵机的作用是将电信号转换为机械运动,通过控制杆来改变运动方向。
为了实现更精确、稳定的舵机控制,设计一种高效的舵机控制器显得尤为重要。
舵机的控制方法

舵机的控制方法舵机控制方法第一章:绪论1.1研究背景和意义舵机是一种电动机,广泛应用于遥控模型、机器人、工业自动化等领域。
它能够转动到指定角度,并能稳定地保持该角度,因此在控制系统中发挥着重要作用。
本论文旨在探讨舵机的控制方法,以提供更多研究者和工程师参考。
1.2研究内容和方法本论文主要研究舵机的控制方法,包括位置控制、速度控制和力控制。
其中,位置控制方法主要研究如何将舵机转动到指定角度;速度控制方法主要研究如何控制舵机的转动速度;力控制方法主要研究如何控制舵机输出的力度。
研究方法主要包括理论分析和实验验证。
第二章:位置控制方法2.1 位置反馈控制位置反馈控制是一种基于反馈的控制方法,通过检测舵机的位置信号与目标位置信号的差异,来调整舵机的角度。
其中,常用的位置反馈控制方法包括比例控制、积分控制和微分控制。
比例控制使舵机的角度与误差成正比,积分控制则考虑误差的累计效果,微分控制则克服了舵机的惯性。
2.2 PID控制PID控制是一种常用的控制方法,它通过比例控制、积分控制和微分控制的组合来控制舵机的位置。
PID控制器的参数需要通过试验和调整来确定。
该方法简单有效,能够较好地控制舵机的位置,但对于非线性系统可能存在一定的缺陷。
第三章:速度控制方法3.1 基于速度反馈的控制方法基于速度反馈的控制方法通过检测舵机的速度信号与目标速度信号的差异,来调整舵机的转动速度。
其中,常用的速度控制方法包括线性速度反馈控制和非线性速度反馈控制。
线性速度反馈控制是通过比例控制舵机的转速与目标速度之间的差异,而非线性速度反馈控制则根据舵机特性进行适当调整。
3.2 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法,它根据模糊规则来调整舵机的转速。
模糊控制器的设计需要经验和专业知识,并且容易受到环境变化的影响。
然而,它具有较好的自适应性和鲁棒性,适用于一些非线性系统。
第四章:力控制方法4.1 力反馈控制力反馈控制是一种基于力信号的控制方法,它通过检测舵机输出力与目标力的差异,来调整舵机输出的力度。
电机转动性能的数学建模与控制策略研究

电机转动性能的数学建模与控制策略研究一、引言电机是现代工业中广泛应用的一种电力设备,其转动性能的数学建模与控制策略的研究对于提高电机的工作效率和精度具有重要意义。
本文将围绕电机转动性能展开数学建模和控制策略的研究,并提供一些可行的方法和技巧。
二、电机转动性能的数学建模1. 电机的动力学建模电机的动力学建模是研究电机运动过程中电机输出和输入之间的关系。
常用的电机动力学模型有几种,如直流电机模型、交流电机模型和步进电机模型等。
建立合适的数学模型是进行控制策略研究的基础。
2. 电机的传递函数建模电机的传递函数是研究其输入输出之间的频率特性的数学工具。
通过建立电机的传递函数模型,可以方便地分析电机系统的稳定性和频率响应等性能指标。
通常可以利用拉普拉斯变换和频域分析等方法得到电机的传递函数。
3. 电机的状态空间建模状态空间模型是一种将电机的动力学特性以一组关联状态变量的形式表示的模型。
根据电机的输入-输出关系和系统状态方程,可以建立电机的状态空间模型。
这种建模方法更加直观,适合进行控制策略的设计与分析。
三、电机转动性能的控制策略研究1. 位置控制策略位置控制是电机控制中最基本的一种控制策略。
在电机的数学模型基础上,可以使用经典控制理论提出合适的位置控制算法。
例如,比例积分微分(PID)控制器可以应用于位置控制,通过调整PID参数可以实现更好的控制效果。
2. 速度控制策略电机的速度控制需要对速度进行测量并进行反馈控制。
一种常用的速度控制策略是调整电机的电压频率和幅值来实现所需的转速控制。
此外,模糊控制和神经网络控制等现代控制方法也可以应用于电机的速度控制。
3. 力矩控制策略力矩控制是一种高级控制策略,它可以实现对电机输出扭矩的准确控制。
在电机的数学模型基础上,可以设计力矩控制器并结合反馈控制算法,实现对电机输出力矩的精确调节。
四、实验验证与仿真分析为了验证所提出的数学建模和控制策略的有效性,可以进行电机转动性能的实验验证和仿真分析。
电动舵机与其PWM驱动器的物理建模与参数估计
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模型 。
大小与极性 。
2. 1 电动舵机转速与转矩的关系
如图 3 所示 ,通过全桥转换器可以使电动舵
机根据其应用要求建立起转速与转矩的不同关
系 。在第一象限
中 , Ea 和 Ia 极性 都为正 , 此时电
动舵机处在正向
运动工作状态;
在第四象限 , 通
过减小 V a 使其
图 3 电动舵机转速
低于 Ea 以 至 于
(第二炮兵工程学院 ,西安 710025) 摘 要 :电动舵机与其 PWM (p ulse widt h modulatio n) 驱动器是某武器伺服系统的重要组成部分 。针对其建 模与参数估计的问题 ,文中首先较详细地介绍了电动舵机与其 PWM 驱动器使用特点和应用技术 ,然后选用 Simulink 平台下的 SimDriveline TM 以及 SimPowerSystemsTM 模块库建立起电动舵机与其 PWM 驱动器的物 理模型 ;通过非线性最小二乘法拟合的方式 ,对模型中的参数进行了估计 ,最后通过校验数据集的输出响应验 证了该物理模型有较高的精度 。 关键词 :电动舵机 ; PWM ;物理模型 ;参数估计 ; Simulink 中图分类号 : TJ7601 35 文献标志码 :A
图 5 低通功率滤波器滤波前与 滤波后的仿真波形
4 参数估计
设备制作商可以提供这些模型中的参考值 , 这也仅仅是估计值 ,除此之外由于设备的容差 、 元件的老化 、外界条件的变化等等都会影响模型 的参数 ,正确估计这些参数 ,使其尽可能的准确 , 以至于能正确的反应实物的输出响应 ,对于电动 舵机伺服系统的设计 、应用 、维护是至关重要的 。
观察系统行为 ,但缺少精度 ;采用数据驱动建立 的对应模型可以提供精确的结果 ,但趋向于有限 的系 统 理 解 。文 中 结 合 两 者 优 点 , 阐 述 了 在 Simulink 平台下建立电动舵机与其 PWM 驱动 器的物理模型 ,并利用实验数据仿真的方式 ,精 确地对模型参数进行了估计 。最终建立起的模 型既可用作武器系统的设计与研制 ,也可用于其 故障诊断技术的研究与开展 。
电动舵机系统建模及控制算法

第 9期
四 川 兵 工 学 报
2 0 1 3年 9月
【 武器装备理论与技术 】
d o i : 1 0 . 1 1 8 0 9 / s c b g x b 2 0 1 3 . 0 9 . 0 0 1
电动 舵 机 系统 建模 及 控 制算 法
潘 大 夫
( 安徽东风 机电科技股份有 限公 司 , 合肥 2 3 0 0 2 2 ) 摘要 : 舵机是导 弹控 制系统重要执行机构 , 其 性能直接影 响导弹命中精度 ; 为 了提高舵机 系统跟踪 精度与 带宽 , 对直 流无刷 电动舵机系统分析 、 建模 , 设计经 典 P I D控制器 与指 数趋 近律滑模 控制器 ; 系统仿 真表 明 : 滑模变 结构控制器
b r u s h l e s s D C mo t o r a c t u a t o r s y s t e m wa s a n a l y z e d a n d mo d e l e d,P I D c o n t r o l a n d e x p o n e n t i l a s l i d i n g mo d e l
c o n t r o l we r e d e s i g n e d a s we l 1 .S i mu l a t i o ns h o ws t ha t s l i d i n g mo d e l c o n t r o l ma k e e l e c t r i c a c t u a t o r s y s t e m
先进控制方法 纷纷 引入舵 机 控制 , 并取 得重 要应 用 。其 中,
1 电 动 舵 机 系统 设 计
电动舵机系统是控制导弹舵面偏转 的伺服 系统 , 主要 由 舵机 控制器 、 P WM 功率模 块 、 伺服 电机 、 减 速器 和 角位 置传
高速无人机电动舵机控制器的设计与实现的开题报告

高速无人机电动舵机控制器的设计与实现的开题报告一、研究背景及意义无人机作为一种重要的航空器,近年来得到了广泛的应用和发展。
然而,传统的无人机存在着飞行稳定性差,机动性差,安全性差等问题。
为了提高无人机的性能,舵机控制器是必不可少的一部分。
电动舵机是指利用电机驱动舵盘转动达到控制乘员舱、机翼等部分运动的装置。
高速无人机电动舵机控制器是指在无人机飞行中,控制电动舵机运动的设备。
舵机控制器是无人机的重要部件之一,直接影响到无人机的控制和飞行的稳定性。
因此,本项目意义在于:1. 对高速无人机电动舵机控制器进行实现和探究,对提高无人机在空中的稳定性和机动性有着积极的推动作用。
2. 通过设计和实现电动舵机控制器,提高对无人机的控制能力和监控效果,从而提高无人机在航空领域的应用率。
3. 综合应用电路设计、传感器设计、控制算法设计等技术,提高学生的综合应用实践能力。
二、研究内容及方法(一)研究内容本项目主要研究高速无人机电动舵机控制器的设计和实现,具体研究内容包括:1. 针对无人机在高速运动过程中的动态特性和不确定性,设计合适的控制算法,保证无人机在空中的稳定和安全;2. 设计和实现高速无人机电动舵机控制器电路,实现对电动舵机的控制;3. 利用传感器等技术,对无人机的动态特性进行监控,对控制器进行实时调整,提高控制效果。
(二)研究方法1. 对高速无人机的控制算法进行研究和探究,结合控制理论和仿真实验等方法,优化算法参数,提高其效率和精度;2. 对电路设计方案进行选择和仿真实验,确保电路工作正常;3. 利用传感器等技术对无人机状态进行监测,实现对飞行过程中无人机的精准控制。
三、预期成果本研究项目的预期成果包括以下几点:1. 设计和实现高速无人机电动舵机控制器,实现对无人机舵机的可靠控制,提高飞行的稳定性。
2. 完成高速无人机控制算法的优化,提高无人机控制精度和效率。
3. 通过对无人机状态的监测和控制,提高对无人机的实时掌控能力。
舵机控制方法

舵机控制方法舵机控制方法的论文第一章:绪论(约200字)1.1 研究背景随着科技的飞速发展,舵机作为一种用于精确控制角度的装置,在机器人、自动化系统以及模型控制等领域中得到广泛应用。
舵机的控制方法对于获得稳定、精确的角度控制具有重要意义。
1.2 研究意义本章将介绍舵机的基本概念和工作原理,解析舵机控制方法的重要性和意义,并概述后续章节的内容。
第二章:舵机控制方法的原理与模型(约300字)2.1 舵机控制方法的基本原理首先介绍舵机是如何实现角度控制的。
舵机通过电机驱动减速装置以及反馈器件实现对舵机输出角度的精确控制。
具体来说,舵机内部包含一个电机、减速装置、位置传感器以及控制电路。
2.2 舵机控制方法的数学模型介绍舵机所涉及的数学模型,包括舵机的电机模型、伺服机构模型以及位置传感器模型。
通过建立数学模型,可以更好地理解舵机的工作原理,有助于进一步设计控制方法。
第三章:舵机控制方法的分类与特点(约300字)3.1 基于位置控制的方法详细介绍基于位置控制的舵机控制方法,包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
对每种方法的原理、特点以及应用领域进行分析,并给出相应的数学模型。
3.2 基于力矩控制的方法介绍基于力矩控制的舵机控制方法,包括扭矩反馈控制、输出力矩控制等。
对每种方法的原理、特点以及应用领域进行分析,并给出相应的数学模型。
第四章:舵机控制方法的仿真与实验验证(约200字)4.1 仿真验证在仿真软件中建立舵机的数学模型,并实现不同控制方法的仿真。
通过仿真结果,对不同控制方法的性能进行评估和对比。
4.2 实验验证构建实验平台,搭建相应的控制系统。
通过实验,验证不同控制方法在实际系统中的效果与仿真结果的一致性,并分析实验中遇到的问题和改进方法。
第五章:总结与展望(约200字)5.1 主要工作总结对本论文涉及的主要工作进行总结,并总结舵机控制方法的研究进展和成果。
5.2 存在问题与展望指出目前舵机控制方法研究中存在的问题和不足之处,并对未来舵机控制方法研究的可能方向进行展望。
电动舵机建模课程设计

电动舵机建模课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解电动舵机的基本结构、工作原理及其在自动化控制中的应用;2. 掌握电动舵机建模的基本方法和步骤,能够运用相关软件进行模型构建;3. 了解电动舵机性能参数对模型效果的影响,能进行简单的性能优化。
技能目标:1. 能够运用所学知识,独立完成电动舵机的建模过程;2. 培养动手实践能力,通过实际操作,加深对电动舵机工作原理的理解;3. 提高问题解决能力,针对建模过程中遇到的问题,能够分析原因并给出解决方案。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对自动化技术及其应用的兴趣,激发创新意识;2. 培养团队合作精神,学会与他人共同解决问题,分享成果;3. 增强环保意识,了解电动舵机在节能减排方面的作用,树立可持续发展观念。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,结合理论知识与实际操作,让学生在实践中掌握电动舵机建模技能。
学生特点:学生处于高年级阶段,已具备一定的物理知识和动手能力,对新技术和新知识具有强烈的好奇心。
教学要求:注重理论与实践相结合,强调学生的主体地位,鼓励学生积极参与,充分调动学生的积极性与创造性。
通过课程学习,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均有所收获。
二、教学内容1. 电动舵机的基本原理:介绍电动舵机的工作原理、结构组成及其在自动化控制系统中的应用。
- 教材章节:第三章《自动化元件》第二节《电动舵机》- 内容:电动舵机原理、结构、性能参数、应用场景。
2. 电动舵机建模方法:学习电动舵机建模的基本方法和步骤,掌握相关建模软件的使用。
- 教材章节:第四章《建模与仿真》第一节《建模方法》- 内容:建模方法、建模步骤、建模软件操作。
3. 电动舵机模型构建与优化:通过实例演示,让学生动手实践,学会构建电动舵机模型并进行性能优化。
- 教材章节:第四章《建模与仿真》第二节《模型构建与优化》- 内容:模型构建、性能分析、参数优化。
4. 实践操作:组织学生进行分组实践,针对实际问题进行电动舵机建模,提高学生的动手能力和问题解决能力。
电动舵机伺服控制器的设计与研究
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Z H A O Z h i — g a n g , L I N H u i , Z H A N G Q i n g - c h a o , Z H A N G T a o ( N o r t h w e s t e r n P o l y t e c h n i c a l U n i v e r s i t y , X i ’ a n 7 1 0 1 2 9, C h i n a )
b i n e d w i t h s p a c e v e c t o r P WM ( S V P WM) .C o n s i d e r i n g t h e e f f e c t s o f n o n l i n e a r f a c t o r s s u c h a s m e c h a n i c a l r e s o n a n c e , I n o —
关键词 : 电动 舵 机 ; 永磁 同步 电动 机 ; 模糊 P I n; 抗 积 分饱 和
中图分类号 : T M3 5 1 ; T M3 8 3 . 4
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 4 — 7 0 1 8 ( 2 0 1 3 ) O 9 — 0 0 4 4 — 0 3
The De s i g n a nd Re s e a r c h o f t he El e c t r i c a l Ac t u a t o r s Se r v o Co n t r o l l e r
me n t c o u p l i n g a n d e l e c t r i c a l p a r a me t e r s f l u c t u a t i o n,a n a n t i - wi n d u p P I D c o n t r o l l e r wa s a p p l i e d,w h i c h w a s a s s o c i a t e d wi t h f u z z y c o n t r o l r u l e s .T h e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e s y s t e m h a s h i g h p r e c i s i o n,f a s t r e s p o n s e a n d s t r o n g t r a c e a b i l i t y .
电动舵机控制
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电动舵机控制第一章:引言(250字左右)电动舵机是一种常见的机电传动装置,广泛应用于航空、航天、机械制造等领域。
它以电能作为动力源,通过电动机驱动,通过齿轮传动实现转动角度控制。
本论文旨在研究电动舵机的工作原理、控制方法以及其在实际应用中的优势和问题。
第二章:电动舵机的工作原理(250字左右)电动舵机的工作原理基于齿轮传动和电动机驱动。
电动舵机内部包含电机、减速器和驱动装置。
电机通过其输出轴连接到减速器,在减速器的作用下,将电机的高速旋转转换为舵机输出轴角度的缓慢转动。
减速器中的齿轮传动机构决定了输出轴的角位移。
通过控制电机的旋转速度和方向,可以精确地控制电动舵机的转动角度。
第三章:电动舵机的控制方法(250字左右)电动舵机的控制方法主要有开环控制和闭环控制两种。
开环控制是指在没有反馈传感器的情况下,通过控制电机的电流或电压来控制舵机的转动角度。
这种控制方法简单、成本低,但对外界干扰敏感。
闭环控制是在开环控制的基础上增加了反馈传感器,通过实时监测输出角度,与目标角度进行比较,调节电机驱动器的电压或电流,保持舵机的准确控制。
闭环控制方法具有较高的精度和稳定性,但也增加了系统的复杂性和成本。
第四章:电动舵机在实际应用中的优势和问题(250字左右)电动舵机在很多领域有着广泛的应用和优势。
首先,电动舵机的转动角度范围大,并且能够实现较高的控制精度。
其次,电动舵机的响应速度快,能够快速调整输出角度。
第三,电动舵机结构紧凑,占用空间小,适用于各种场合。
然而,电动舵机也存在一些问题。
例如,由于减速器的摩擦和间隙,电动舵机的转动角度可能存在一定的误差。
此外,由于电动舵机的工作过程中会产生一定的热量,如果长时间工作,可能会引起过热现象。
综上所述,电动舵机作为一种机电传动装置,在实际应用中发挥着重要的作用。
通过深入研究电动舵机的工作原理和控制方法,并充分考虑其在实际应用中的优势和问题,可以更好地应用和改进电动舵机技术。
电动舵机与其PWM驱动器的物理建模与参数估计
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研究 仅针 对永 磁 式 电动舵 机[ 。 3 ]
O 引 言
电动舵 机 系统是 用来 控制某 武器舵 面工 作 的
1 1 电 动 舵 机 的 工 作 原 理 .
如图 1 示 , 所 电枢 控 制 式 永 磁 电动 舵 机 , 励
角位置 随 动 系 统 , 系 统 一 般 可 由控 制 器 、 动 其 驱 器、 电动舵 机 、 速传 动 装 置 、 馈 电 位 器 五大 部 减 反
Байду номын сангаас
p tr s o s fc e k n a es tv l a e i h p e i in 0 h s p y i a mo e . u e p n e o h c i g d t e ai td h g r cso f t i h sc l d d1
Ab ta t Th l c r me h n c l c u t ra d i u s d h mo u a i n P M )d i e r mp r a tp r so e v y — sr c : e ee t o c a ia t a o n t p le wi t d l t ( W a s o rv ra e i o t n a t f r o s s s
电动舵机的建模与控制研究
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摘要舵机在导弹中的作用为驱动舵面偏转以控制导弹的飞行姿态和航迹。
随着导弹性能要求的不断提高,对舵机系统的要求也越来越高,包括对舵机体积、重量、承载能力,以及对控制性能的要求。
基于无刷直流电机(BLDCM)的导弹舵机系统具有体积小、重量轻、输出力矩大、易维护等优点,逐步成为电动舵机发展的主要方向。
论文分析了电动舵机的系统结构和工作原理,并对系统各组成部分分别进行了数学建模,建立了完整的舵机系统数学模型,利用MATLAB进行了动态仿真,通过分析系统的静态误差,调节时间,超调量等性能指标来分析系统的动态性能。
论文的主要工作体现在以下几个方面:了解舵机的工作原理和国内外研究现状,并对电动舵机的系统组成和工作原理进行了研究。
深入了解电动舵机各部分的结构与工作原理,掌握其建立数学模型的方法并构造传递函数仿真模型。
由于摩擦等非线性环节的存在严重影响舵机的控制性能,论文中考虑了非线性因素的影响,在模型中加入了非线性环节,并对摩擦非线性采用stribeck模型进行了重点分析。
舵机回路控制性能的好坏直接影响导弹的飞行动态品质。
舵机控制律的实现主要分为模拟和数字控制两种方法,随着微处理器技术的飞速发展,数字化已成为伺服系统的一个方向。
本文中对舵机的控制律设计采用经典的PID控制和滞后超前控制两种控制方法并获得其控制律参数。
分析了舵机系统在两种控制律下的动态性能。
最后对两种控制律进行了分析比较。
关键词:电动舵机,无刷直流电机,PID控制,超前滞后控制,动态仿真ABSTRACTThe function of actuator is to drive the rudder to control the missile attitude. With the upgrade of the missile’s performances, integral demand of the actuator system is becoming higher and higher. These demands include volume and weight of the actuator, carrying capability and controlling performance. Based on the brushless DC motor (BLDCM) missile actuator system has the advantages of small volume, light weight, large output torque, easy maintenance and gradually become the main development direction.The electric power steering system structure and the principle of work are analyzed, each part of the system are modeled respectively to establish a complete mathematical model of the system, the system is studied through the analysis of the static error, adjust time, maximum overshoot and other performance indicators by means of MATLAB simulation.The paper mainly reflected in the following aspects:Understanding the principle of the steering, research status at home and abroad, and the composition of the electric power steering system and principle of work.A thorough understanding of electric actuator in various parts of the structure and the principle of work, to grasp it’s the method to establish the mathematical model and simulation structure transfer function simulation model.Because nonlinear factor, such as friction, has a severe impact on the servo control performance, the friction nonlinear Stribeck model is joined in the model to analyze the nonlinear factor influences.The performance of the Servo loop control directly influences the missile flight dynamic quality. Steering gear control law realization is mainly divided into analog and digital methods, Along with the rapid development of microprocessor technology, digital technology has become a servo system with a direction. In this thesis, the servo control law is designed using classical PID control method .the lead and lag two control algorithms and control parameter are discussed. At the end the two control laws are compared and analyzed.Keywords: electric actuator, brushless DC motor, PID control, lead-lag control, dynamic simulation目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 电动舵机舵机的国内外研究现状 (3)1.3 控制算法设计 (5)1.4 论文主要工作 (7)第二章无刷直流电动舵机的系统结构与建模 (8)2.1 引言 (8)2.2 电动舵机系统结构组成与原理 (9)2.2.1电动舵机的系统组成 (9)2.2.2 电动舵机的原理 (9)2.3 直流无刷电机及其模型 (10)2.3.1 无刷直流电机本体结构 (10)2.3.2 功率驱动电路 (11)2.3.3 无刷直流电机工作原理 (12)2.3.4 无刷直流电机数学模型 (13)2.3.5 无刷直流电机传递函数模型 (16)2.4 非线性环节 (18)2.4.1 摩擦非线性及Stribeck摩擦模型 (18)2.4.2 间隙非线性 (20)2.4.3 饱和限幅非线性 (20)2.5 PWM驱动器 (20)2.6 减速器 (23)2.7 反馈电位器 (24)2.8 舵机系统模型 (25)第三章控制器的设计与仿真 (27)3.1 控制系统分析 (27)3.2 PID控制器设计 (31)3.2.1 PID控制器介绍 (31)3.2.2 PID控制器参数整定方法 (33)3.2.3 PID控制系统仿真与结果分析 (35)3.3 滞后超前控制器设计 (40)3.3.1 串联滞后超前校正器介绍 (40)3.3.2 超前滞后校正器设计方法 (43)第四章全文总结 (48)参考文献 (49)致谢 (50)毕业设计小结 (51)附录 (52)第一章绪论1.1研究背景随着新一代飞行器的研制以及各种特殊飞行器如空天飞行器,高超音速飞行器的发展,其飞行控制系统要求具有更高的控制精细度[1]以及可靠性。
舵机传动系统动力学联合仿真建模及实验研究
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舵机传动系统动力学联合仿真建模及实验研究
万琦;刘更;马尚君
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2024(52)11
【摘要】全电/多电飞行器舵机传动系统由电动舵机、传动机构、舵面以及控制系统所组成,其性能对飞行器的动态飞行品质和控制精度具有重要影响。
根据电动舵机(EMA)结构组成,建立其系统动力学方程,并基于AMESim软件通过图形化建模方式建立其动力学模型。
基于b Motion软件建立传动机构动力学模型,此模型考虑了含间隙非线性接触碰撞效应、构件弹性变形和舵面负载等因素的影响。
基于Coupled主从耦合联合仿真方式,建立舵机传动系统联合仿真模型。
基于综合性能实验台开展了舵机扫频实验,并与仿真结果进行对比。
结果表明:仿真结果与实验结果误差较小,验证了舵机传动系统联合仿真模型的正确性。
【总页数】6页(P132-137)
【作者】万琦;刘更;马尚君
【作者单位】西安理工大学印刷包装与数字媒体学院;西北工业大学机电学院【正文语种】中文
【中图分类】TH113
【相关文献】
1.基于一体化建模技术的液压舵机动力学仿真分析
2.液压舵机一体化建模与联合仿真方法研究
3.含多个间隙铰的舵机传动系统动力学特性研究
4.带有橡胶扭转弹簧传动系统动力学建模与振动仿真分析
5.冷轧拉矫机传动系统动力学建模与仿真
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深弹舵机电动力加载控制系统的建模与仿真
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s s m a s e p n ea d ah g c u a y,a d t er s l o fr ta h smeh d i f a il n f c ie n y t h a f trs o s n i h a c r c e s a n e u t c n m t i h s i h t t o sb e a d ef t ,a d se e v
ABS TRACT: h o t l y tm fee t moi ep we a i gf ra ta o fa o s cmo e D —b mb i i t d c d T ecnr s o s e o l cr o t o rl d n cu tro c u t d v o o i o s nr u e o i h sp p r h a i c mp st n a d c n r l h o ft e s se a e d su s d ib e mo e frt e s se i n t i a e .T e b sc o o i o n o t e r o y t m r ic s e ,a v a l d l o y t m s i ot y h h e tb ih d, n h y t m i smu ae a e n smu i k i t b h co si f e cn n n e o ra ea — s l e a dt e s se s i l td b d o i l Ma l .T e f tr nl n i g u wa td p we r n a s s n n a a u ay e h o g i l t n a d a meh d frr sr ii g t er d n a t o q e i p tfr a d h e u t s o h t hs l z d t r u h smu ai n t o e tan n e u d n r u s u o w r .T e rs l h w t a i o o h t s t
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关键词:电动舵机,无刷直流电机,PID 控制,超前滞后控制,动态仿真
I
本科生毕业论文 ABSTRACT
The function of actuator is to drive the rudder to control the missile attitude.
With the upgrade of the missile’s performances, integral demand of the actuator system is becoming higher and higher. These demands include volume and weight of the actuator, carrying capability and controlling performance. Based on the brushless DC motor (BLDCM) missile actuator system has the advantages of small volume, light weight, large output torque, easy maintenance and gradually become the main development direction. The electric power steering system structure and the principle of work are analyzed, each part of the system are modeled respectively to establish a complete mathematical model of the system, the system is studied through the analysis of the static error, adjust time, maximum overshoot and other performance indicators by means of MATLAB simulation. The paper mainly reflected in the following aspects: Understanding the principle of the steering, research status at home and abroad, and the composition of the electric power steering system and principle of work. A thorough understanding of electric actuator in various parts of the structure and the principle of work, to grasp it’s the method to establish the mathematical model and simulation structure transfer function simulation model. Because nonlinear factor, such as friction, has a severe impact on the servo control performance, the friction nonlinear Stribeck model is joined in the model to analyze the nonlinear factor influences. The performance of the Servo loop control directly influences the missile flight dynamic quality. Steering gear control law realization is mainly divided into analog and digital methods, Along with the rapid development of microprocessor technology, digital technology has become a servo system with a direction. In this thesis, the servo control law is designed using classical PID control method .the lead and lag two control algorithms and control parameter are discussed. At the end the two control laws are compared and analyzed. Keywords: electric actuator, brushless DC motor, PID control, lead-lag control, dynamic simulation
本科生毕业论文
摘要
舵机在导弹中的作用为驱动舵面偏转以控制导弹的飞行姿态和航迹。随 着导弹性能要求的不断提高,对舵机系统的要求也越来越高,包括对舵机体积、 重量、承载能力,以及对控制性能的要求。基于无刷直流电机(BLDCM)的导弹 舵机系统具有体积小、重量轻、输出力矩大、易维护等优点,逐步成为电动舵机 发展的主要方向。 论文分析了电动舵机的系统结构和工作原理, 并对系统各组成部分分别进行 了数学建模, 建立了完整的舵机系统数学模型, 利用 MATLAB 进行了动态仿真, 通过分析系统的静态误差, 调节时间, 超调量等性能指标来分析系统的动态性能。 论文的主要工作体现在以下几个方面: 了解舵机的工作原理和国内外研究现状, 并对电动舵机的系统组成和工作原 理进行了研究。 深入了解电动舵机各部分的结构与工作原理, 掌握其建立数学模型的方法并 构造传递函数仿真模型。 由于摩擦等非线性环节的存在严重影响舵机的控制性能, 论文中考虑了非线 性因素的影响,在模型中加入了非线性环节,并对摩擦非线性采用 stribeck 模型 进行了重点分析。 舵机回路控制性能的好坏直接影响导弹的飞行动态品质。 舵机控制律的实现 主要分为模拟和数字控制两种方法,随着微处理器技术的飞速发展,数字化已成 本文中对舵机的控制律设计采用经典的 PID 控制和滞后 为伺服系统的一个方向。 超前控制两种控制方法并获得其控制律参数。 分析了舵机系统在两种控制律下的 动态性能。最后对两种控制律进行了分析比较。
II
本科生毕业论文目录 Nhomakorabea第一章 绪论................................................... 1 1.1 研究背景.................................................................................................. 1 1.2 电动舵机舵机的国内外研究现状.......................................................... 3 1.3 控制算法设计.......................................................................................... 5 1.4 论文主要工作.......................................................................................... 7 第二章 无刷直流电动舵机的系统结构与建模 ........................ 8 2.1 引言.......................................................................................................... 8 2.2 电动舵机系统结构组成与原理.............................................................. 9 2.2.1 电动舵机的系统组成 ................................. 9 2.2.2 电动舵机的原理..................................... 9 2.3 直流无刷电机及其模型........................................................................ 10 2.3.1 无刷直流电机本体结构.............................. 10 2.3.2 功率驱动电路...................................... 11 2.3.3 无刷直流电机工作原理.............................. 12 2.3.4 无刷直流电机数学模型.............................. 13 2.3.5 无刷直流电机传递函数模型.......................... 16 2.4 非线性环节............................................................................................ 18 2.4.1 摩擦非线性及 Stribeck 摩擦模型..................... 18 2.4.2 间隙非线性........................................ 20 2.4.3 饱和限幅非线性.................................... 20 2.5 PWM 驱动器 ....................................................................................... 20 2.6 减速器.................................................................................................... 23 2.7 反馈电位器............................................................................................ 24 2.8 舵机系统模型........................................................................................ 25 第三章 控制器的设计与仿真 .................................... 27 3.1 控制系统分析........................................................................................ 27 3.2 PID 控制器设计 .................................................................................. 31 3.2.1 PID 控制器介绍 .................................... 31 3.2.2 3.2.3 PID 控制器参数整定方法 ........................... 33 PID 控制系统仿真与结果分析 ....................... 35