雷达伺服系统的结构/控制一体化设计

论文摘要

现代机电系统对各种极限工况条件下的动态精度和稳定性提出了越来越高的要求。传统上,首先对机械系统进行设计,然后再进行控制系统的设计。由于机械系统动力学特性和控制系统之间存在着相互耦合,而分别进行设计时忽略了机械性能参数和控制参数的相互作用。特别是在极限工况条件下,按照传统的方法分别对机械系统和控制系统进行设计的结果一般来说对整个机电系统并不是最优的。为了提高整个系统的性能,应该对机电系统进行统一建模并在此基础上对机电设计参数同时进行设计。本文以机载雷达俯仰伺服系统为研究对象,主要包含三个部分:首先建立了含齿隙非线性因素的伺服机械传动系统的动力学模型,分析了机械传动系统的结构参数对系统动态特性的影响;其次建立了伺服电气控制系统的三环结构模型,并进行了仿真研究;最后建立了包含控制参数和结构参数的机电耦合模型和优化模型,并利用遗传算法理论对建立的优化模型进行了结构/控制一体化设计。仿真结果表明,结构/控制一体化设计方法在雷达伺服系统设计中是可行的和有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 结构/控制一体化的研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 雷达伺服系统的机电耦合分析
• 1.4 内容安排
• 第二章 伺服机械系统的建模
• 2.1 机械传动模型的建立
• 2.1.1 齿轮啮合单元模型
• 2.1.2 机械系统模型
• 2.2 机械特性参数的确定
• 2.3 机械系统的建模及仿真
• 2.4 本章小结
• 第三章 伺服电气控制系统的建模
• 3.1 雷达伺服系统的环路设计介绍
• 3.2 电气控制系统模型的建立及分析
• 3.2.1 直流电动机的数学模型
• 3.2.2 控制系统的设计
• 3.3 控制系统仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 结构/控制一体化设计
• 4.1 优化算法介绍
• 4.2 机电耦合模型的建立
• 4.3 优化模型的建立
• 4.3.1 目标函数的确定
• 4.3.2 设计变量及约束条件
• 4.3.3 优化仿真模型
• 4.4 仿真结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间研究成果