[發(fā)明專利]一種電動舵機抗高頻抖動方法

在審

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• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106802567A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡權(quán)林;羅明亮;黃佳怡;穆成龍;朱雯雯
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙)31249
• 代理人: 周乃鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動伺服系統(tǒng)控制技術(shù)，尤其涉及一種電動舵機抗高頻抖動方法。

背景技術(shù)

隨著導(dǎo)彈技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，導(dǎo)彈對電動舵機的要求不斷提高，高動態(tài)、小體積、大功率是未來電動舵機的發(fā)展方向。由于電動舵機體積質(zhì)量不斷減小，其剛度也較低，容易產(chǎn)生機械諧振現(xiàn)象，另一方面，導(dǎo)彈電動舵機的工作環(huán)境及其嚴(yán)酷復(fù)雜，易受外界環(huán)境的影響，使舵面產(chǎn)生高頻抖動現(xiàn)象，通過傳感器反饋回路進入控制系統(tǒng)，高頻信號會使系統(tǒng)中的控制量發(fā)生振蕩，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低電動舵機性能，甚至有發(fā)生失效的風(fēng)險。

為解決高頻抖動對電動舵機的影響，目前主要是從提高傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)剛度和減小間隙方面來解決，由于電動舵機要求的體積越來越小，質(zhì)量越來越輕，提高結(jié)構(gòu)剛度十分困難，傳動機構(gòu)的間隙亦不能完全消除，因此都不能很好解決問題，所以必須對采取其他有效措施抑制高頻抖動，提高電動舵機的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種電動舵機抗高頻抖動方法，提高了結(jié)構(gòu)濾波器的適應(yīng)性，有效抑制了導(dǎo)彈電動舵機的高頻抖動，同時降低了對低頻段幅值衰減和相位滯后的影響，確保電動舵機的性能不受影響。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種電動舵機抗高頻抖動方法，包含以下步驟：

步驟S1、將結(jié)構(gòu)濾波器串聯(lián)接入電動舵機控制回路，令結(jié)構(gòu)濾波器的輸入端連接控制器的輸出端，令結(jié)構(gòu)濾波器的輸出端連接電機的輸入端；

結(jié)構(gòu)濾波器的傳遞函數(shù)為：

式中，ω₁、ξ₁分別為二階微分環(huán)節(jié)的角頻率和阻尼系數(shù)；ω₂、ξ₂分別為二階慣性環(huán)節(jié)的角頻率和阻尼系數(shù)；

步驟S2、根據(jù)電動舵機的機械諧振頻率點的變化范圍，選定機械諧振頻率的中心點作為結(jié)構(gòu)濾波器的中心頻率；

步驟S3、確定結(jié)構(gòu)濾波器的衰減深度和頻帶寬度，增強電動舵機對諧振頻率動態(tài)變化范圍的適應(yīng)性；

步驟S4、對結(jié)構(gòu)濾波器的高頻段幅值作衰減處理，增強對高頻抖動的濾波效果。

所述的步驟S2中，確定結(jié)構(gòu)濾波器的中心頻率的方法具體包含：

設(shè)f₁、f₂為電動舵機的機械諧振頻率散布點，且有f₁<f₂，選定f₃為機械諧振頻率的中間點，且有f₁<f₃<f₂，令結(jié)構(gòu)濾波器中的角頻率ω₁＝ω₂＝2πf₃。

通過進行結(jié)構(gòu)動力學(xué)聯(lián)合仿真分析與電動舵機伺服系統(tǒng)模態(tài)試驗確定電動舵機發(fā)生機械諧振的頻率。

所述的步驟S3中，確定結(jié)構(gòu)濾波器的衰減深度和頻帶寬度的方法具體包含：

確定結(jié)構(gòu)濾波器中的阻尼系數(shù)

所述的步驟S4中，對結(jié)構(gòu)濾波器的高頻段幅值作衰減處理的方法具體包含：

在保證ω₂<2πf₃<ω₁，且中間頻率點落在ω₁、ω₂之間的前提下，調(diào)節(jié)二階微分環(huán)節(jié)角頻率和二階慣性環(huán)節(jié)角頻率的比值當(dāng)大于1時，比值越大，左側(cè)幅值越大，比值越小，左側(cè)幅值越小，從而實現(xiàn)高頻段幅值的衰減。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點和有益效果是：

1、頻率寬度寬，使得濾波器適應(yīng)性強；

2、高頻段幅值衰減明顯，可以加強對高頻抖動的濾波效果；

3、低頻段幅值衰減和相位滯后小，對電動舵機的影響減小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電動舵機控制回路框圖。

圖2是本發(fā)明提供的一種電動舵機抗高頻抖動方法的流程圖。

圖3是采用本發(fā)明提供的抗高頻抖動方法前、后的電動舵機幅頻特性曲線對比。

圖4是結(jié)構(gòu)濾波器的傳遞函數(shù)伯德圖。

具體實施方式

以下根據(jù)圖1～圖4，具體說明本發(fā)明的較佳實施例。