[發明專利]一種檢驗框架式搖擺發動機伺服系統動態特性的方法

在審

• 申請號: 201410383963.4
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN105334058A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 蘇華昌;榮克林;于亮;張鵬飛;梁立權;付瑋
• 申請（專利權）人: 北京強度環境研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于自動控制領域，具體涉及一種檢驗框架式搖擺發動機伺服系統整個回路動態特性的方法。

背景技術

對于框架式搖擺發動機伺服系統來說，其動態性能直接影響著姿控系統的性能。框架式搖擺發動機伺服系統性能主要受伺服的影響，但自身結構剛度也相對有限，在傳遞過程中會發生彈性放大。由于發動機的慣量較大，在擺動過程中，擺動慣性會產生激勵力，系統受結構彈性影響會產生高頻擺動，影響伺服系統性能，嚴重時會導致伺服系統失穩，產生極限環振蕩現象。動態特性是框架式搖擺發動機伺服系統的重要參數，必須通過試驗獲得，作為伺服控制參數的設計依據。

以往對框架式搖擺發動機伺服系統的動態特性測量方法是：通過伺服指令輸入激勵信號，測量伺服反饋位置的角位移輸出，通過該特性來進行伺服控制參數設計評估。這種方法僅測量了反饋端的輸出特性，而反饋通常在中間位置，實際的系統最終輸出為發動機，該特性并不能完全代表整個系統的動態特性。由于發動機的慣量較大，而伺服傳動環節的剛度是有限的，在傳遞的過程中就會產生彈性放大，如果彈性放大的頻率過低，就會落入伺服控制帶寬內，對整個伺服系統的動態特性產生不利影響。這種方法存在缺陷，降低了整個姿控系統的性能，為產品設計帶來了安全隱患。

發明內容

發明目的

本發明的目的就是針對上述問題，提供一種更真實準確檢驗框架式搖擺發動機伺服系統的方法，解決伺服系統動態性能過低或不穩的問題，提高伺服系統設計模型的準確性，保證姿控系統穩定性和動態品質。

技術方案

一種檢驗框架式搖擺發動機伺服系統動態特性的方法，其中，包括如下步驟：

步驟1、測量傳感器安裝；在指定的多個位置安裝多個角速率陀螺，用于測量多個位置的角速率響應，并通過積分的方式來獲取角位移；

步驟2、設定正弦指令信號的頻率變換方式；選擇使用多個正弦信號，并且每個正弦信號都是固定頻率，或者，選擇單個頻率持續變化的正弦信號；

步驟3、設定正弦指令信號的幅值；

步驟4、根據待測試的伺服系統的指令輸入形式選擇實驗時的指令輸入方式；

步驟5、進行信號輸入和數據采集；對于待測試的伺服系統，輸入設定的正弦指令信號，并采集多個角速率陀螺的輸出信號；

步驟6、以設定的正弦指令信號為輸入，以根據多個角速率陀螺的輸出信號得到的角位移信號為輸出，進行頻率特性計算，獲得真實的幅值和相位特性；

步驟7、數據分析，得到系統的特性。

如上所述的一種檢驗框架式搖擺發動機伺服系統動態特性的方法，其中，

在步驟1中，在外環伺服傳遞裝置、內環伺服傳遞裝置、搖擺框架、發動機噴管，安裝角速率陀螺；

在步驟2中，選擇連續掃描方式，設定的參數為：掃描下限頻率1Hz，掃描上限頻率32Hz，頻率變化方式為對數方式變化，掃描時間120秒；

在步驟3中，設定幅值為0.5°、1.0°、2.0°。

有益效果

本發明所采取的技術方案為：一種檢驗框架式搖擺發動機伺服系統動態特性的方法，利用伺服指令輸入，對整個發動機伺服系統進行激勵，同步測量伺服反饋、伺服輸出各個結構傳遞環節的輸出響應、框架的輸出響應以及發動機的輸出響應，通過測量最終發動機的輸出響應與指令輸入進行處理分析，得到整個伺服系統的動態特性。同時，可以通過各子級輸出響應與指令輸入處理出各子級的特性，從而可以確定傳遞剛度較弱的位置，為設計改進提供依據。通過提高系統的剛度，使結構的諧振頻率遠離伺服有效控制范圍，保證伺服系統的動態性能。

由于該方法實測了框架式搖擺發動機伺服系統最終的動態特性，可以真實評估伺服系統的動態特性。當伺服系統的動態特性較差時，可以查找到結構的薄弱環，快速進行改進設計。通過改進設計，可以提高執行機構性能，保證姿控系統設計指標。準確獲得伺服系統的整個特性，能為姿控設計提供最真實的數學模型，提高姿控設計的準確性，可以提升執行機構的安全性和性能，為型號姿控設計提供有力保障。

附圖說明

圖1為框架式搖擺發動機伺服系統示意圖。

圖2為框架式搖擺發動機伺服系統動態特性試驗原理示意圖。

圖3為固定正弦掃描時間歷程示意圖。

圖4為連續正弦掃描時間歷程示意圖。

圖5為連續正弦掃描頻率變化圖。

圖6為一個伺服作動器處反饋環節的幅值特性和相位特性示意圖。

圖7為系統各個環節幅值特性示意圖。