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光—电/液伺服作动器控制系统设计与实现

作　者: 曹瑜
导　师: 龚华军
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 作动器光传操纵电/液伺服控制模糊参数自整定
分类号: V249.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
引　用: 0次
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内容摘要

随着战斗机性能、功能和使用寿命要求的不断提高，对光传飞行控制技术的应用需求也更加迫切。电液伺服阀是战斗机飞行控制系统中液压执行机构的指令级，在各种光传飞行控制系统的方案中，作动器都采用信号光输入模式，研究实用的光输入伺服阀是光传飞行控制系统的重要工作之一。首先，在比较国内外各类光输入伺服阀方案的基础上，提出了一种全新的，以工程实现为目标的光输入伺服阀方案。介绍了飞行控制系统中常见的几种主要舵机，叙述了光-电/液伺服作动器的结构配置、工作原理，讲解了它的PWM控制方式和单极性驱动方式，列出了光-电/液伺服作动器与传统舵机不同的一些特点。其次，针对光-电/液伺服作动器控制系统的要求，设计出基于TMS320F2812DSP的控制器硬件电路，并对以后进一步功能的扩充进行了资源规划。控制系统硬件电路主要包括电源总体方案设计和分类规划、功率放大电路设计、光电转换模块设计和驱动电流及位置反馈电路设计等等。再者，针对飞行控制系统的要求设计出软件总体方案与控制策略，以CCS2000V3.3为开发环境进行了控制器系统软件的设计。先分析了程序需要完成的功能和DSP自身的初始化配置后，构建出系统软件的总体架构，然后给出了各个子模块详细流程图，分析了核心模块软件功能后，进行了相应的功能设计及实现，包括：与上位机之间的控制指令通讯、AD转换、PWM驱动信号的输出等。最后，通过机理分析建立了电-液伺服作动器系统的精确数学模型，后以辨识获得的传递函数为对象设计了PID控制器和参数自整定模糊PID控制器，并进行了离线仿真，并进行了模糊控制器中的量化因子和比例因子的选择分析。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-25
  1.1 研究背景及意义  13-14
  1.2 国内外技术现状及发展趋势  14-23
    1.2.1 光传飞控系统的关键技术  14-15
    1.2.2 国内外发展历史和研究状况  15-23
  1.3 本文主要工作及章节安排  23-25
第二章光-电/液伺服作动器系统总体方案设计  25-34
  2.1 光-电/液伺服作动器系统的技术需求分析  25-26
  2.2 光-电/液伺服作动器总体结构配置  26-28
  2.3 光-电/液伺服作动器控制及驱动方案设计  28-32
    2.3.1 光-电/液伺服作动器控制方式  28-30
    2.3.2 光-电/液伺服作动器驱动方式  30-32
  2.4 光-电/液伺服作动器构成舵回路  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章光-电/液伺服作动器系统硬件选型与设计  34-55
  3.1 光-电/液伺服作动器选型  34-40
    3.1.1 伺服液压油缸  34-36
    3.1.2 液压控制模块  36-37
    3.1.3 伺服泵站 SB12/10  37-40
    3.1.4 液压管路及其他辅助组件  40
  3.2 光-电/液伺服阀控制器设计  40-43
    3.2.1 基于 DSP 的数字伺服控制器概述  40-41
    3.2.2 光-电/液伺服阀控制器总体结构设计  41-43
  3.3 光-电/液伺服阀控制器外围电路设计  43-50
    3.3.1 电源模块及监控模块设计  43-44
    3.3.2 功率放大电路设计  44-46
    3.3.3 光电转换模块设计  46-48
    3.3.4 驱动电流与位置反馈电路设计  48-50
  3.4 硬件抗干扰设计  50-54
    3.4.1 处理器模块 EMC 设计  50-51
    3.4.2 电源滤波  51-52
    3.4.3 接地处理  52
    3.4.4 印刷电路板（PCB）设计  52-54
  3.5 本章小结  54-55
第四章光-电/液伺服作动器系统驱动软件设计与性能测试  55-67
  4.1 光-电/液伺服作动器控制系统软件总体方案设计  55-57
    4.1.1 集成开发环境 CCS  55-56
    4.1.2 软件总体方案设计  56-57
  4.2 串口通信子程序实现程序设计及性能测试  57-59
    4.2.1 串口 SCI 的中断配置  57-58
    4.2.2 串口 SCI 的驱动设计  58-59
  4.3 A/D 转换实现程序设计及性能测试  59-63
    4.3.1 液压缸位移信号采集与转换  60-61
    4.3.2 伺服阀驱动电流反馈信号采集  61-63
  4.4 PWM 信号生成程序设计及性能测试  63-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章光-电/液伺服作动器系统控制律设计与仿真验证  67-74
  5.1 光-电/液伺服作动器系统数学模型的建立  67-69
  5.2 光-电/液伺服作动器控制律设计与仿真验证  69-73
    5.2.1 模糊控制规则设计  69-71
    5.2.2 参数自适应模糊控制器结构  71
    5.2.3 模糊控制器的参数选择及对控制特性的影响  71-72
    5.2.4 数值仿真结果  72-73
  5.3 本章小结  73-74
第六章总结与展望  74-76
  6.1 工作总结  74-75
  6.2 后续研究工作展望  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
在学期间发表的学术论文  80

光—电/液伺服作动器控制系统设计与实现

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