基于电测法的导引头伺服机构干扰力矩测量及精密装配工艺优化

为了在导引头伺服机构装配过程中减小干扰力矩,基于电测法搭建伺服机构驱动力矩测量系统,采用Labview和Dliphi开发了测量系统上下位软件;在精密装调过程中,通过实时监测驱动力矩,调整装调参数,达到减小干扰力矩的作用。对质量不平衡力矩及活动线缆力矩在驱动力矩中的特性进行了实验验证,确定伺服机构配平和布线方法;对轴承预紧力与伺服机构摩擦力矩关系进行了实验验证,解决自动跑合工艺问题,对减小摩擦力矩波动幅值具有重要意义;测量伺服机构转轴回转误,明确最佳轴承预紧力的工艺方法。基于搭建的驱动力矩测量系统对传统的伺服机构装配工艺进行优化,将依赖技师经验装配的定性方法优化为依赖力矩测量的定性方法。     

超低空重装空投纵向自抗扰控制

针对超低空重装空投过程中,货物的持续移动及瞬间出舱对载机产生的干扰力矩严重影响空投任务的完成性甚至危及飞行安全的问题,提出了一种基于自抗扰理论的超低空空投运输机纵向控制律设计方法。将气动参数摄动、未建模动态等不确定因素都归结为"未知扰动",利用扩张状态观测器对扰动进行实时估计和补偿,实现了飞机内环速度和俯仰角的解耦控制,保证了系统鲁棒性,结合外环PID高度保持控制器完成整个飞行控制系统的设计。数值仿真结果表明,该系统具有良好的响应特性,且对系统不确定性具有较强的鲁棒性。     

空间光通信粗瞄系统的扰动估计与补偿

粗瞄系统以直流力矩电机驱动二维转台为执行机构,通过粗瞄控制器对其进行控制。对系统受到的扰动进行分析,应用了最速跟踪微分器提取速度信号;以二维转台的方位轴为控制对象,在其位置环、速度环采用级联线性自抗扰控制器,通过线性扩张状态观测器主动补偿扰动,达到内外环双重隔离扰动的目的,提高跟踪精度;之后进行了实验分析。分析结果表明:在加入同样的模拟扰动信号,输入2 Hz,5 Hz和8 Hz的正弦信号时,与比例、微分、积分控制器相比,跟踪误差的标准差约降低50%;验证了线性扩张状态观测器具有扰动补偿效果;在输入不同频率正弦信号时,自抗扰控制器对输入信号频率的变化不敏感,仍能保证较高的跟踪精度。     

永磁直线同步电机伺服系统自抗扰反步控制器

为了提高永磁直线同步电机伺服系统的鲁棒性,提出基于自抗扰思想的反步控制器。将永磁直线同步电机伺服系统中的未建模动态和外界扰动定义为总和扰动,并扩充为系统新的状态变量。设计了线性扩张状态观测器估计不可直接测量的直线电机动子速度以及总和扰动,证明并分析了设计的线性扩张状态观测器的收敛性和估计误差。利用线性扩张状态观测器的输出,基于动态补偿线性化思想设计了反步控制器。证明了考虑线性扩张状态观测器估计误差的闭环反馈控制系统的稳定性。在Googol公司的实验平台上,验证了设计的自抗扰反步控制器的可行性。     

基于非线性扩张状态观测器的直线电机PD控制

为了解决直线电机伺服系统跟踪速度与峰化现象之间的矛盾,设计一种基于非线性扩张状态观测器的比例微分(Proportion Differentiation,PD)控制器。将直线电机伺服系统中的未建模动态和外界干扰定义为总和扰动并扩充为系统新的状态变量,利用非线性扩张状态观测器(Non Linear Extended State Observer,NLESO)估计不可测量的直线电机动子速度以及总和扰动。利用NLESO和跟踪微分器TD的输出,基于动态补偿线性化思想设计了引入补偿量的PD控制器,并给出了闭环控制系统稳定性证明。在Googol公司的实验平台上,通过与两种基于LESO的PD控制器对比,验证了所设计的基于NLESO的PD控制器的可行性。实验结果表明,基于NLESO的PD控制器可使直线电机伺服系统具有跟踪速度快、跟踪精度高、峰化现象小、鲁棒性强的优点。     

交流感应电动机精确解耦的自抗扰控制

为了实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相αβ坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,实现转速和转子磁链系统的完全解耦。针对解耦的转速和磁链子系统的设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制。实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s~(-1)范围内的变化,但磁链仍保持给定值;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻+10%范围的变化。     

空间站平均力矩平衡姿态的气动力矩影响

为了研究空间站平均力矩平衡姿态的影响因素,建立了空间站的姿态运动模型,分析了气动力矩对空间站平均力矩平衡姿态的影响。建立了空间站的动力学与控制模型,采用典型的比例微分控制器,分别得出了两种条件下的24组平均力矩平衡姿态(Average Torque Equilibrium Attitude,ATEA),结果表明气动力矩对ATEA的影响显著。为了保持空间站ATEA,需要提供周期性的控制力矩。气动力矩引起的空间站角动量卸载和积累效应不能被忽视。     

二元翼型跨音速非定常压力计算

本文描述了用Ｅ—Ｏ型的ＡＤＩ隐式差分格式计算二维、无粘、定常与非定常低频小扰动跨音速流的方法。应用附加时间导数项的物面、尾涡面的边界条件及压力系数表达式和远场无反射边界条件,计算翼型绕其１／４弦长处轴作正弦俯仰振动时,翼面上的非定常压力分布。所得结果与文献［１］比较,具有较好的一致性。     

磁悬浮反作用飞轮高精度力矩控制

为提高磁悬浮反作用飞轮输出力矩精度,针对传统控制方法下永磁无刷直流电机非理想反电势和换相引起的转矩脉动,分别提出补偿控制策略。非换相期间,根据转速和位置信息,估计实时反电势来获取参考电流,通过设计的力矩控制器直接计算出调制占空比以补偿非理想反电势引起的力矩脉动;分析全转速范围内换相期间转矩波动的特点,分别提出低速区非换相相调制和中高速区间关断相调制的换相转矩脉动抑制策略,并给出换相时间的计算方法。实验表明所提控制方法显著提高了飞轮的输出力矩精度,从而验证了方法的正确性和有效性。     

大型反射镜双轴稳定系统研究

提出了采用动力调谐陀螺和压电晶体速率陀螺构成上反射镜双轴稳定系统,论述了影响系统稳定精度的各种因素和提高稳定精度的技术途径,并给出了实验结果。