资源描述：
《一种位置随动控制系统的建模与仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、·4·弹箭与制导学报2005年3X一种位置随动控制系统的建模与仿真研究刘煜,张科,李言俊(西北工业大学航天学院,西安710072)[摘要]文中对导弹舵机的模拟位置随动控制系统进行了研究。首先对导弹舵机的模拟系统进行了数学建模以及相关控制参数计算;接着构建出了位置随动系统的仿真控制框图;最后,当给系统输入单位阶跃信号时,得到不同位置调节器参数K下的阶跃响应和位置随动控制系统的最优控制律。[关键词]位置随动;控制系统;舵机建模;仿真[中图分类号]TJ765.1[文献标识码]AModelingandSimulationResearchofControlS
2、ystemofARandomPositionLIUYu,ZHANGKe,LIYan2jun(CollegeofAstronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China)Abstract:Controlsystemofrandompositionofimitatingmissilerudderisresearchedinthisarticle.Firstly,aimingatthecontrolsystemofimitatingmissilerudder,modelingan
3、dcalculatinginterrelatedcontrolparametersisdone;secondly,it'ssimulationframeisconstructed;finally,wheninputtingunitstepsignal,theresponseofdifferentKandtheoptimizationcontrolruleisgained.Keywords:randomposition;controlsystem;ruddermodeling;simulation电信号转变成机械运动的关键元件。它的运动方[1]1引言
4、程可由如下三个方程式表达:文中论述的是一种导弹舵机的模拟位置随动控制系统:由直流伺服电机带动一个铁质空心转盘(即模拟舵机)组成,当输入一个偏转角位移时,铁质空心转盘要在直流电机的带动下,按照给定的输入角位移稳定、准确、快速地跟踪上。相对于一般的位置随动系统,导弹舵机的模拟控制系统在系统响应时间上,即快速性上具有更高的要求。导弹舵机模拟系统采用三环控制方案,即由图1导弹舵机的模拟位电流环、速度环和位置环三个回路组成,电流环置随动控制系统和速度环称为内环,位置环称为外环,其结构如图1所示。电枢回路电压平衡方程:dia(t)2数学模型的建立ua(t)=L
5、adt+Raia(t)+Ea(1)2.1数学建模其中ua(t)为电枢电压,Ra和La分别是电枢电首先对导弹舵机模拟系统进行数学建模。本路的电阻和电感,ia(t)是电枢电压所产生的电枢模拟舵机位置随动系统中直流伺服电动机是将电流,Ea是电枢反电势:Ea=ke×Xm(t),ke是反X收稿日期:2004211229基金项目:国家航天基金资助项目(N4CH008);航空基础科学基金资助项目(041563067)作者简介:刘煜(1974—),男,陕西乾县人,博士研究生,主要研究方向:嵌入式控制系统、图像处理。©1994-2010ChinaAcademicJo
6、urnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第25卷第2期一种位置随动控制系统的建模与仿真研究刘煜等·5·电势系数,Xm(t)是电机转速。电机转矩常数:电磁转矩方程:Km=Ke=0.0943VsöradMm(t)=kmia(t)(2)2.2.2负载参数计算其中km为电机转矩系数;Mm(t)是电枢电流产对于本位置随动系统,给定负载空心转盘的生的电磁转矩。半径R=100mm,空心半径r=30mm,转盘高度32电机轴上的转矩平衡方程(忽略磨擦等因素):为h=10m
7、m,负载密度p=7.8×10kg·m,整2dXm(t)个转盘质量M=p×(V1-V2)=2.229kg·m。Jm=Mm(t)(3)dt2由此得到转盘的转动惯量J1=0.5×M(R其中Jm是电机和负载折合到电机轴上的转动惯量。2)=0.0121kg·m2×r。由方程(1)、(2)、(3)建立的电机模型如图2负载折算到电机轴上的等效转动惯量J1m所示。2-62=J1ö(i×G)=5.4×10kg·m。电机轴上总的转动惯量J=Jm+J1m=2.50-42×10kg·m。电机的机电时间常数Tm=Ra×Jö(Ke×22图2导弹舵机模拟系统的电机模型Km)=0
8、.051kg·m·radös。2.2模型参数计算2.2.3传递函数及反馈系数计算2.2.1电机参数计算当La较小时,可将其
