摆销式精密传动机构伺服加载及综合性能测试系统设计研究(2)
3.4.2 角度编码器选型 18
4 实验台机械设计及安装 20
4.1 零件的设计 20
4.1.1 选择联轴器的类型 20
4.1.2 轴的设计 21
4.1.3 其他零件的设计及注意事项 27
4.2 固定部件 27
5 伺服加载系统的测试与控制 30
5.1 测试的原理 30
5.2 直线加载台控制系统设计 30
5.2.1 位置式PID控制 30
5.2.2 复合前馈 30
5.2.3 系统模型 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34
1 引言
1.1 课题背景及研究的目的和意义
随着现代战争中制导兵器的不断发展，无疑也对于导弹的远程打击及其精度的控制提出了更为苛刻的要求，舵机不仅是导弹制导系统与控制系统的重要组成部分，而且也是该系统的执行者，因此舵机性能的好坏将会直接影响到制导系统在飞行过程中的质量以及其准确性。舵机伺服系统主要测试内容会有转速间的关系，舵机空载时的电压和电流以及舵机负载时的电压，电流，转速，扭矩之间的关系[2]。在伺服系统中还可以计算出电机的输入和输出功率以及效率，由于舵机是执行机构，因此在实际飞行过程中空气铰链力矩的作用是不可避免的。因此这就要求舵机能够克服负载力矩的影响，使飞行器在预定的轨迹中准确地快速飞行，从而实现预期的任务。
通过舵机的控制方式，它实质上是一种微型伺服马达。舵机最早是应用在模型上的情况较多，其主要作用就是用来控制模型的舵面。自从1867年Grey设计了第一个舵机后，舵机在生产中得到了广泛的应用。下图为现在舵机的机构。
图1.1 现代舵机示意图
简而言之舵机就将电机控制器、直流电机和减速器封装在一个便于安装的外壳里，在一般的舵机中会装有一个电位器或其它的角度传感器，这样可以检测出输出轴转动角度，控制板可以比较精确的控制通过从电位器发出的信息做出保持输出轴的角度即可。舵机的主体结构主要包括减速齿轮组，外壳，电机，电位器，控制电路这五个部分组成,工作原理简单易懂就是通过放大对应的输出扭矩的响应倍数后再输出，至于测量舵机轴的转动角度主要就是通过电位器和齿轮组的末级一起转动来测量的，电路板根据电位器判断舵机转动角度与检测的相对比，从而可以控制舵机进行相应的转动直到达到目标角度或是保持在目标角度[3]。
然而传统的液压舵机系统和气动舵机系统由于其自身结构和设计的缺陷在航天领域中，尤其是在一些火箭、导弹等一些高速飞行器的控制上都达不到相应的要求，因此能够研发出一种新型可靠的舵机系统尤为重要。随着控制技术的成熟、永磁材料的发展以及伺服电机控制精度的提高，电动舵机系统简单，性能可靠，良好的工艺性，文护简单方便，制造成本低廉，易控制的特点从而被广泛的运用在研究和应用当中。
1.2 国内外舵机发展现状
2 加载系统分析和方案设计
2.1 主要研究内容
2.1.1 试验系统功能
1）伺服模拟加载。可根据机构的实际受载变动情况设计合适的载荷谱对直线伺服机构进行模拟加载，以考核机构在实际工作情况下的工作性能及工作可靠性。