直驱式电液伺服舵机控制系统建模与仿真.pdf

中图分类号: 论文编号:102870515-S073 学科分类号:080202 硕士学位论文直驱式电液伺服舵机控制系统建模与仿真研究生姓名王俊锋学科、专业机械电子工程研究方向机电控制及自动化指导教师游有鹏教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Mechanical Engineering Modeling and Simulationof Direct-driving Electro-hydraulicServo Actuator Control System A Thesis in Mechanical Engineering by Wang Junfeng Advised by Prof. You Youpeng Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering March,2015 承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名: 日期: _ 南京航空航天大学硕士学位论文 I 摘要直驱式电液伺服舵机作为飞行器控制系统的执行机构,是飞行姿态控制的重要装置,其性能对飞行器的飞行特性有着决定性的影响。本文通过建模仿真对某小型直驱式电液伺服舵机系统的稳定性、动态特性和静态特性进行了分析,并完成控制器的改进设计。首先分析了直驱式电液伺服舵机的工作原理和结构特征,以此为基础根据运动学理论建立了舵机的数学模型,并进一步获得舵机系统的传递函数;利用MATLAB软件对舵机系统进行了频域分析,通过Bode图分析了其稳定性。利用AMESim软件平台,根据直驱式电液伺服舵机控制系统结构原理,搭建舵机控制系统模型,并进行了仿真分析,针对发现的问题分析原因,并进行修改完善。针对舵机系统的性能需求,开展了控制器的设计与改进。将神经网络与传统PID控制器相结合,形成单一神经元自适应PID控制器应用于舵机控制系统。仿真结果表明,与普通PID控制相比,运用单一神经元自适应PID控制器控制的直驱式电液伺服舵机系统响应更快,控制精度更高,可实现无超调,系统稳定性好。关键词:电液伺服舵机,直驱式,AMESim,单一神经元自适应PID 直驱式电液伺服舵机控制系统建模与仿真 II ABSTRACT As the actuator of aircraft control system, direct-drivingelectro-hydraulic servo actuator is an important device for controlling flight attitude,whichperformance has a decisive impact on flight characteristicsof the aircraft. In this paper, the stable, dynamic and static performance of asmall direct drivingelectro-hydraulic servo actuatorhave been analysed by modeling and simulation, and its controller has been improved. First, the working principle and structure characteristics of direct-drivingelectro-hydraulic servo actuatorhave been onthe kinematics theory, the mathematical model of servo actuator system has been built,and atransfer function of actuatorsystem was servo system was