面向小型化紅外導(dǎo)引頭的交流伺服系統(tǒng)研制.pdf

1、隨著精確制導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展，對導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)提出了更高的要求，主要表現(xiàn)在精度高、體積更小。傳統(tǒng)的陀螺在精度、體積等方面已經(jīng)不能滿足要求，微機械陀螺的產(chǎn)生和發(fā)展為解決這一問題提供了新的思路。但是由于陀螺的貼片及裝配誤差會引起陀螺軸線和電機軸線不一致，進而造成單軸陀螺的輸出角速率耦合，最終影響系統(tǒng)的控制精度。本課題針對這一問題，提出了基于角度反饋的陀螺標(biāo)定及解耦算法，并根據(jù)性能指標(biāo)設(shè)計的小型化導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)為實驗平臺進行算法的驗證

2、。
　　首先，對方位/俯仰型導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)的框架角速度以及系統(tǒng)裝配誤差進行了分析，在分析的基礎(chǔ)上提出了基于角度反饋的陀螺標(biāo)定及解耦算法，給出了標(biāo)定算法及解耦算法軟件設(shè)計流程，并在提出的算法的基礎(chǔ)上設(shè)計了方位/俯仰型導(dǎo)引伺服系統(tǒng)總體控制方案。
　　其次，根據(jù)項目的性能指標(biāo)進行了伺服機構(gòu)的設(shè)計，主要包括結(jié)構(gòu)方案選擇、驅(qū)動電機類型的選擇、驅(qū)動方式選擇以及陀螺的選擇。之后進行了導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)電機的設(shè)計，通過對電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計、極槽

3、配合方案的確定以及繞組匝數(shù)確定等確定電機基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上進行電磁場仿真，通過分析提取的數(shù)據(jù)，得出設(shè)計電機的合理性。之后，對導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)角位移傳感器--有限角度高精度磁電編碼器進行設(shè)計，通過仿真確定了霍爾元件和磁鋼的相對位置。
　　然后，進行了伺服系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計，從系統(tǒng)的角度將電路分為供電部分、控制與通訊部分、功率驅(qū)動部分、反饋單元部分以及線纜部分五大部分，然后進行模塊化設(shè)計；之后對控制策略進行詳細(xì)設(shè)計，在倍頻控制算法

4、的基礎(chǔ)上進行了速度穩(wěn)定回路的設(shè)計，并對設(shè)計的系統(tǒng)進行隔離度仿真，通過仿真驗證了系統(tǒng)具有很好的抑制彈體干擾的能力。
　　最后，搭建了系統(tǒng)的實驗平臺并進行了相關(guān)控制算法的驗證。對系統(tǒng)硬件性能進行測試，主要是編碼器的標(biāo)定、功率開關(guān)管延時的測量、電機力矩系數(shù)的測量；之后是系統(tǒng)調(diào)試，通過對比倍頻前后系統(tǒng)對電流的響應(yīng)，驗證了倍頻程序在改善小電感電機電流波動方面的有效性；通過在線仿真觀測解耦前后陀螺的AD積分驗證了提出的陀螺標(biāo)定及解耦算法的正確