仿真轉臺用連續(xù)回轉電液伺服馬達關鍵技術研究.pdf

1、仿真轉臺是具有重要經濟價值和國防戰(zhàn)略意義的高精尖設備，它是在實驗室條件下復現(xiàn)飛行器或導彈在空中飛行姿態(tài)的半實物仿真設備，其性能直接關系到飛行器仿真結果的逼真度，因此具有良好的超低速、高頻響、寬調速、高精度的性能是高性能仿真轉臺的必備條件。由電液伺服馬達直接驅動仿真轉臺避免了因傳動機構引起的系統(tǒng)剛度差、非線性度高、控制精度低等缺點，但同時也對電液伺服馬達的性能提出了嚴格的要求。隨著現(xiàn)代軍事技術的發(fā)展，要求仿真轉臺能夠模擬飛行器在飛行過程中

2、繞自身中心軸的連續(xù)旋轉運動，單純采用擺動式電液伺服馬達直接驅動的液壓仿真轉臺已經不能滿足要求，在此背景下，本文對仿真轉臺用連續(xù)回轉電液伺服馬達及其控制系統(tǒng)進行了研究。
　　本文查閱了大量國內外相關文獻，綜述了國內外仿真轉臺的發(fā)展概況，介紹了仿真轉臺用電液伺服馬達的研究現(xiàn)狀及其關鍵技術，分析了影響仿真轉臺用連續(xù)回轉電液伺服馬達低速性能的主要因素，概述了電液位置伺服系統(tǒng)的研究進展以及常用的控制策略，在此基礎上提出本文的主要研究內容。<

3、br>　　分析了仿真轉臺用連續(xù)回轉電液伺服馬達能夠實現(xiàn)轉速、流量和理論輸出扭矩的無結構性脈動，為了減小摩擦對馬達低速性能的影響，以摩擦系數(shù)最小為目標，通過摩擦正交實驗，確定了連續(xù)回轉馬達關鍵部件的材料，建立了連續(xù)回轉馬達內泄漏量的數(shù)學模型，并通過仿真分析了內泄漏對連續(xù)回轉馬達低速性能的影響。
　　對大排量連續(xù)回轉電液伺服馬達進行了結構改進設計，以減小內泄漏為原則，以葉片與定子內表面的壓力角最小為目標函數(shù)，設計了一種新型葉片頂廓結構

4、，采用了配油盤及端蓋一體化的端面配油結構，該結構可以減小配油盤端面的變形及內泄漏量，改善馬達的低速性能。
　　為了改善馬達低速運行的平穩(wěn)性，消除馬達密封腔在配油過程中產生的壓力沖擊，設計了密封腔升壓及泄壓過程的緩沖槽結構，對密封腔內油液在升壓和泄壓過程建立了壓力梯度的數(shù)學模型。分析了對于不同尺寸的緩沖槽，密封腔內壓力梯度變化規(guī)律，基于流固耦合理論對馬達內部流場進行了有限元分析，研究在一定徑向和軸向間隙下，密封腔及緩沖槽內的壓力場分

5、布情況，驗證了緩沖槽結構尺寸設計的合理性，為大排量連續(xù)回轉電液伺服馬達的結構設計及實驗研究奠定了基礎。
　　建立了連續(xù)回轉馬達電液位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型，采用正弦掃頻信號作為激勵信號，針對連續(xù)回轉馬達自身結構特點，每間隔10o對連續(xù)回轉馬達進行整周的閉環(huán)參數(shù)辨識實驗。對采集的每組輸入、輸出數(shù)據(jù)對序列，采用基于高斯-牛頓優(yōu)化算法的預報誤差法對系統(tǒng)模型進行參數(shù)辨識，得到了在整周內系統(tǒng)模型參數(shù)的變化范圍及系統(tǒng)的頻率特性，為控制器的設計奠

6、定基礎。
　　針對馬達系統(tǒng)參數(shù)時變及非線性不確定性因素，本文依據(jù)連續(xù)回轉電液伺服馬達設計指標要求，結合系統(tǒng)模型參數(shù)辨識結果，利用定量反饋理論設計了一種基于輸入信號微分前饋的二自由度QFT魯棒控制器，并對基于輸入信號微分前饋的QFT復合控制器與傳統(tǒng)PID控制進行仿真研究，仿真結果表明該復合控制器可改善系統(tǒng)性能。
　　本文完成了大排量連續(xù)回轉電液伺服馬達的結構設計與加工、裝配、調試，建立了連續(xù)回轉馬達電液位置伺服系統(tǒng)實驗臺，研制