推力矢量控制伺服系统的负载及负载匹配

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1、·弹箭与制导学报年推力矢量控制伺服系统的负载及负载匹配’,,刘宏博周军周凤岐西北工业大学航天学院,西安【摘要〕伺服系统作为控制系统的功率部件,如何选择其机械特性使之与负载特性相适应直接影响系统对功率的要求,也是能否减少系统尺寸的重要问题文中介绍了如何合理地确定电动伺服系统负载的大小和判断负载是否匹配的一般方法。〔关键词〕推力矢量控制电动伺服系统摆动喷管负载匹配中图分类号,’文献标识码〕一,一,’,怡囚,即,,分项的相对大引言小是不停变化,。的并非恒值滚珠丝杠推力矢量控制伺服系统是导弹飞行控制系伺服匕扫,以图所示电统的执行机构也即为控制

2、系统的一个功率部减速器件。稀土永磁材料的开发应用使得永磁直流伺动伺服系统为,,例服电动机的尺寸重量大大减小功率大大提高采用电动伺服系统已成为一种发展趋势。但总折算到伺服电机轴上的·,壤竺落纂箕蔺瞥纂疑震牛桑段鑫粤聪聂的说来电动系统的重量仍高于液压和气动系统“’匕动伺服机构段,负载总力矩可尾所以在设计时要合理地确定负载的大小降低功,以便写成图发动机尾部示意图率要求能在导弹有限的尺寸和重量范围内完成伺服系统的设计。一玛岭十从城岭式中,崎为惯性力矩·,岭为摩擦力矩·,为位置力矩·,嶙为阻尼力矩负载·,户恒定力矩·负载指电动伺服系统所要克服的

3、摆动喷管。。以上力矩均为折算到电机轴上的力矩的各种力矩固体弹道导弹电动伺服系统的负载一般在几百到几千牛·米的范围之内。负载惯性力矩、惯性力矩是喷管活动体及伺服系统有关运的大小和组成与发动机喷管的结构形式及工作动部分加速或减速时的阻力矩。状况有关。在导弹飞行过程中,负载大小及其各收稿日期一一作者简介刘宏博一,男,陕西西安人硕士研究生,研究方向导航、制导与控制。©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.

4、net第卷第期推力矢量控制伺服系统的负载及负载匹配刘宏博等码一乃,二。。口十一育沂次叼十八刃十丈刀十式中,为伺丫服电机本身惯量与摆动喷管和减速,器折算到电机轴上的惯量之和·为电当作正弦运动时有,。以机轴转角口一动,,,以摩擦力矩汐一。,摩擦力矩是喷管活动体相对于喷管固定体耐转动时,喷管固定体通过密封圈对活动体运动的代入式化简得。』阻尼参阅图折算到电机轴上所得的值。、一、、十十黔叻、。‘典乎动阴一。又夕动以,四·,,一式中为摩擦力矩幅值其大小随发式中动机燃烧过程,尤其是温度、压力及固定体与活儿,沪一,丁动体之间燃烧残余物的堆积及烧蚀情况

5、有关一、·,一般在几百至二三千牛米范围有较大的随机甲。性,两式,联立即得到以为参变量的为电机轴到摆动喷管轴的总的传动比。负载轨迹方程在夕一平面上是一个由两个部。耳为表示取符号,,分椭圆组成的图形如图所示消去之后可位置力矩从得到以下椭圆方程位置力矩是喷管活动体运动时克服防热柔、一。、,、·“咬‘,俪匡陋一气于一一支尹性罩的阻力矩折算到电机轴上所得的值其大小丫号,礁。与柔性罩材料及两端的压力差有关参阅图。一⋯一七’“力矩值与喷管摆角成正比。·共荞旱一厂一印昙,一,。。,一令共口一刀一城艺式中,。为位置力矩系数·。为折·。最优负载匹配设计方

6、法算到电机轴上的位置力矩系数电动伺服系统的负载匹配是指系统在所有工阻尼力矩呱、况下都能恰当地满足负载力矩速度及功率的需,阻尼力矩主要由气动阻尼引起一般不占伺要,否则称负载不。。匹配所谓服系统负载的主要部分最优负载匹配设计方法是指、。、含二二一“创尹伺服电机的机械特性完全包刊,式中,为阻尼系数··为折算到电机围负载轨迹并使机械特性轴上的阻尼系数··。与负载轨迹之间的面积即多。图摆动喷管作恒定力矩余功率为最小按这样的原正弦运动的恒定力矩包括由喷管燃气流反作用力不通理确定的机械特性是最合理负载轨迹,。过喷管轴线而引起的偏心力矩、静磨擦力矩和

7、其的效率最高由于永磁直流,。,它干扰力矩然后将其折算到电机轴上电动机具有直线型机械特性可以使机械特性直,线的中点即最大功率点与负载轨迹上的最大功,,负载轨迹与机械特性的匹配率点相重合如图中的点即获得最优匹配如图所示。负载轨迹,,,先求负载轨迹上的最大功率点由由式负载力矩可表示为于式得输出功率为一崎崎从城十©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net弹箭与制导学报年伽口熟二,。“一心田‘十,十、‘

8、,尸一人刃二二一又乙自万一七切尹州广鄂一艺乡访,。。王田以〕—据此即可确定伺服电机机械特性上的两个参数、工土。一叽二下孟,三堵转力矩和空载角速度,式中,。—口阴闭、一、一,,十、〕,鲁对式求导并令其等于零可得以沪耐。一胡