1米量级风洞攻角控制系统设计与实现

论文摘要

飞行器攻角机构的试验技术是专门用来在风洞中研究各类飞行器在俯仰角、侧滑角飞行时的气动特性，该项技术的核心是攻角机构伺服控制系统装置。随着我国自主研发的新型航天产品、大飞机、先进战斗机等先进飞行器立项，国内急需一座试验段口径为1米量级、试验马赫数范围在0.4至4.0之间的三声速风洞气动试验平台。单位内部原有0.6米暂冲式半回流风洞控制系统功能简单、操作不便、可靠性不高，不能够适应现时代新型航天型号任务的研制需求，在新建的1米量级风洞中研制新的攻角机构伺服控制系统迫在眉睫。本文介绍了攻角机构伺服控制系统试验技术在国内外的研究和发展情况，详细论述了研制1米量级攻角机构伺服控制系统的重要性和必要性，分析了攻角机构伺服控制系统的组成和功能，结合现今机电一体化的发展趋势，制定出攻角机构伺服传动方案。整体方案主要以工业控制计算机（IPC）、MPC2810卡、Panasonic MINAS永磁交流伺服电机和Panasonic MINAS伺服驱动器集成一套先进成熟、稳定易用的执行系统。通过对永磁交流伺服技术关键技术点的详尽分析，初步掌握了交流伺服系统的各项特性，并利用Matlab软件进行了实际的仿真计算。利用Labwindows/CVI软件来进行工控机控制软件的开发和设计，并连接到风洞试验室测控间的主控机上，构成局域网，可以满足即时网络通讯和控制的需求。在实际应用当中，根据试验的需要，提出了基于PCI-1730采集卡的连续变攻角的控制方案，并且成功应用于AGARD-B标准模型试验，对比试验数据完全符合GJB1179-91《高速风洞和低速风洞流场品质规范》，为我国重点型号飞行器的研制提供了可靠稳妥的试验平台。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 攻角机构伺服控制系统试验
• 1.1.1 目的与意义
• 1.1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2 攻角机构伺服控制系统研制任务的提出与内容
• 1.3 本人所做工作
• 第2章 攻角机构伺服控制系统的组成及总体设计方案
• 2.1 攻角机构概述
• 2.1.1 弯刀装置
• 2.1.2 转盘装置
• 2.1.3 0.6 米风洞攻角机构伺服控制系统
• 2.1.4 0.6 米风洞攻角机构伺服控制系统存在的主要问题
• 2.2 攻角机构伺服控制系统总体方案
• 2.2.1 控制系统方案的确定
• 2.2.2 主要部件选择
• 2.3 本章小结
• 第3章 永磁同步电机交流伺服系统
• 3.1 永磁同步电机控制原理
• 3.1.1 永磁同步电动机基本结构
• 3.1.2 PMSM 控制原理[16]
• 3.1.3 永磁交流伺服系统三种工作模式
• 3.2 PMSM 数学模型[16]
• 3.3 本章小结
• 第4章 攻角机构伺服控制系统及其动态性能分析
• 4.1 伺服系统的组成及分类
• 4.2 攻角机构伺服控制系统
• 4.2.1 全闭环交流伺服控制技术
• 4.2.2 MINAS 数字式高性能交流伺服系统
• 4.2.3 攻角机构伺服控制系统及其工作原理
• 4.3 攻角机构伺服控制系统数学仿真模型
• 4.4 攻角机构伺服控制系统动态仿真性能
• 4.5 本章小结
• 第5章 攻角机构伺服控制系统的软件设计
• 5.1 攻角机构伺服控制系统软件的总体结构
• 5.2 攻角机构伺服控制系统的软件开发平台
• 5.2.1 Labwindows/CVI 的主要功能[11]
• 5.3 攻角机构伺服控制系统对运动控制卡 MPC2810 函数库的调用
• 5.4 攻角机构伺服控制系统与测控间主控系统的网络通讯
• 5.4.1 TCP 网络协议
• 5.4.2 Labwindows/CVI 中的 TCP 函数库[11]
• 5.5 攻角机构伺服控制系统软件功能
• 5.6 攻角机构伺服控制系统软件的特点
• 5.7 本章小结
• 第6章 攻角机构伺服控制系统空载调试
• 6.1 攻角机构伺服控制系统空载调试
• 6.1.1 交流电机伺服驱动器参数调整
• 6.1.2 攻角机构α角度定位偏差的原因及解决方案
• 6.1.3 攻角机构伺服控制系统的角度值修正
• 6.2 攻角机构伺服控制系统空载调试结论
• 6.3 本章小结
• 第7章 AGARD-B 标模攻角机构负载试验
• 7.1 攻角机构负载试验
• 7.2 AGARD-B 标模测力试验
• 7.2.1 试验内容
• 7.2.2 1 米量级风洞简介
• 7.2.3 AGARD-B 标模及在攻角机构安装位置
• 7.2.4 试验数据采集及处理
• 7.2.5 控制卡在攻角机构伺服控制系统软件中的调用
• 7.2.6 AGARD-B 试验结果
• 7.3 攻角机构伺服控制系统负载试验结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢