基于Matlab∕Simulink的某型舰炮随动系统的建模与仿真.pdf

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1、第29卷第6期2016年11月机电产品开簋与刨新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．29，No．6Nov．，2016文章编号：1002—6673(2016)06—018—03基于Matlab／Simulink的某型舰炮随动系统的建模与仿真申中华，贺旭光(中船重工第七一三研究所，河南郑州450015)摘要：论文针对某型舰炮随动控制系统进行研究：首先分析舰炮随动系统组成及工作原理；其次对随动系统各部分进行分析以及数学模型的建立

2、，搭建随动控制系统仿真模型；最后通过Matlab／Simulink软件构建出了系统的仿真控制框图并进行仿真分析。关键词：随动控制系统；系统建模；仿真中图分类号：TP391．9文献标识码：Adoi：lO．3969／j．issn．1002-6673．2016．06．006TheModelBuildingandSimulationofServoSystemoftheNavalGunBasedonMatlab／SimulinkSHENZtwng-Hua，HEXu-Guang(The713ResearchI

3、nstituteofCSIC，ZhengzhouHenan450015，China)Abstract：Accordingtoacertaintypeofnavalgunservocontrolsystemresearch．Firstanalysisofnavalgunservosystemcompositionandworkingprinciple；secondly，toanalyzeandestablishmathematicalmodelwitheachpartofthesystem，buil

4、dtheservocontrolsystemsimula—tionmodel；finally，usingMadab／Simulinksoftwaretoconstructthesimulationsystemcontroldiagramandsimulationanalysis．Keywords：servocontrolsystem；systemmodehng；simulation0引言本文结合现有舰炮随动控制系统研究基础上．根据随动控制系统的特点和舰炮控制系统的特殊要求和使用环境。综合分析随动控

5、制系统组成。并计算其组成部分数学模型，然后借助Matlab强大的仿真建模能力，利用Simulink建立三环位置控制系统的数学模型，对整个系统的动态性能和静态性能进行仿真和分析，对于进一步研究和研究具有一定的参考意义。1数学模型的建立1．1舰炮随动系统某型舰炮的随动控制系统由加固计算机、交流永磁同步电机(PMSM)、脉宽调制变频器(IGBT)、自整角机等组成。加固计算机选用某型军用加固计算机，内部PCI插槽内安装多通道同步运动控制卡和编码器控制卡。交流永磁同步电机与某型变频器配套构成高精度、宽范围的

6、调修稿日期：2016—09—13作者简介：中中华(1986-)，男，河南开封人，硕士研究生。主要研究方向：机电一体化控制技术；贺旭光(1986一)，男，河南开封人，硕士研究生学历，工程师。主要研究方向：机电一体化控制技术。18速系统，主要完成速度环和电流环的控制。粗／精双通道自整角与自整角机数字转换器(SDC)构成舰炮的方位(高低)位置的检测，并转换成数字量送人计算机内参与位置环的控制。机舰炮位置随动控制系统结构框图如图1所示。图1舰炮位置随动控制系统结构框图Fig．1Thegullpositio

7、nservocontrolsystemstructurediagram1．2各部分数学建模(1)交流永磁同步电机。交流永磁同步电机(PMSM)实际上是一种无刷直流电机。采用脉宽调制变频器(IGBT)作为电子换向器取代了机械换向器，具有结构简单，损耗小、效率高、功率因数高等优点，主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统。为了简化分析，建立永磁同步电机数学模型时，假设转子永磁磁场在气隙空间分布为正弦波，忽略定子铁心饱和，认为磁路为线性，电感参数不变，不计铁心涡流与磁滞损耗．转子上

8、无阻尼绕组。建立d-q坐标系下的永磁同步电机数学模型。电压方程为：·开发与创新·uFRir∞Joq+k告}ufRi一‘^)leI也+‘t讪+k导式中：ud、i。分别为d轴上的电压和电流分量；卟i。分别为q轴上的电压和电流分量；k、k分别为直、交轴电感；R一电机的定子绕组电阻；m。一电机的电角速度；咖一永磁体与定子交链磁链。永磁同步电机的转矩方程为：Te=p[1l，iq+(卜k)idi。式中：7re_永磁同步电机的转矩；P一电机的极对数。对于表面式PMSM有LFbk，转矩方程可简化为