倾转旋翼模型实验台伺服控制技术研究

论文摘要

本课题研究内容来源于我校直升机旋翼动力学国防科技重点实验室的倾转旋翼模型实验台项目。根据项目需求本文对实验台的旋翼模型伺服系统进行了深入的研究。首先,概括介绍了倾转旋翼飞行器的特点、应用、研究现状和最新的进展,分析了倾转旋翼模型实验台的结构和功能,根据实验台对旋翼操纵伺服系统的技术要求,设计了一套电动旋翼操纵伺服系统方案,以克服原有电液伺服系统高温不稳定、体积大、系统复杂等缺点。其次,针对实验台旋翼模型伺服系统方案选用的操纵机构——永磁直线同步电机,分析了其工作原理、结构、工作状态和控制技术;研究了模糊自适应PID控制方法,通过对控制器的改造和使用,实现了对旋翼模型作总距操纵和横向、纵向周期变距操纵的控制。再次,针对系统的需求,运用面向对象技术,在VC++6.0开发环境下编写了系统测控软件,用于实现系统的自检、初始化,旋翼桨距的控制,变换矩阵和实验数据的显示、存储和打印等功能,并在硬件平台上进行了测试。最后,介绍了实验平台的搭建和具体的实验情况,并对研究内容进行了总结和展望;实验表明该伺服系统符合设计的指标要求,可以有效地实现对旋翼的操纵。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 倾转旋翼飞行器的发展概述
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文研究内容和结构安排
• 第二章 实验台伺服系统方案设计
• 2.1 实验台伺服系统技术要求
• 2.2 伺服系统的方案设计
• 2.2.1 执行元件的选择
• 2.2.2 伺服控制器的设计与选择
• 2.2.3 检测装置的选择及工作原理
• 2.2.4 工业控制计算机和电源的选择
• 2.2.5 数据采集卡
• 2.3 伺服系统方案的仿真验证
• 2.4 本章小结
• 第三章 直线电机伺服控制系统
• 3.1 直线电机应用简介
• 3.2 直线电机控制策略
• 3.2.1 传统的控制策略
• 3.2.2 现代控制策略
• 3.2.3 智能控制策略
• 3.3 单相永磁同步直线电机的建模
• 3.4 数字PID 控制原理
• 3.5 控制律在伺服控制器E4000-AT 中的实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 直线电机伺服系统的模糊PID 控制
• 4.1 引言
• 4.2 模糊控制简介
• 4.3 模糊控制器原理
• 4.4 模糊自适应PID 控制设计
• 4.5 系统仿真
• 4.6 本章小结
• 第五章 实验台伺服系统测控软件设计
• 5.1 上、下位机通信协议
• 5.1.1 系统上、下位机通信特点
• 5.1.2 系统必要的设置
• 5.1.3 通信命令字数据格式
• 5.2 测控软件的编写
• 5.2.1 测控软件的总体架构
• 5.2.2 主要模块的设计和关键技术
• 5.3 电位器控制的编程
• 5.4 本章小结
• 第六章 伺服系统安装与调试
• 6.1 LinMot 直线电机的安装与调试
• 6.1.1 LinMot 直线电机安装时的注意事项
• 6.1.2 LinMot 直线电机的安装过程
• 6.1.3 直线电机的维护
• 6.2 数据采集卡的安装与测试
• 6.2.1 数据采集卡的安装
• 6.2.2 数据采集卡的测试
• 6.3 空载实验
• 6.4 实载实验
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文