高动态机电伺服系统非线性精确建模及影响机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61603051
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0301.控制理论与技术
- 结题年份:2019
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2019-12-31
- 项目参与者:张兆凯; 段小帅; 李雄峰; 王浩明; 王京伟; 刘源;
- 关键词:
项目摘要
Strict requirements for electromechanical servo system are proposed in hypersonic flight vehicle, including high dynamic response, high temperature resistance, small lightweight and high rigidity. Affected by manufacturing process, installation and debugging errors and material, the actuator contains nonlinear factors of friction, clearance and elastic deformation. In flight conditions with high march number, the hinge moment and inertia moment of the rudder caused by aerodynamic force will both give rise to strong load disturbance, and by this time the influence of nonlinear factors on system performance is more prominent. The main research contents include: (1) electromechanical servo structural dynamics model is established, and modal harmonic response of the actuator is analyzed. (2) theoretical model of the actuator is carried out by multi-body dynamics analytical method; the analysis of kinematics and dynamics is conducted; accurate model of nonlinear factors is built; mechanisms and rules for the phenomenon of variable-structure, jump amplitude,limit cycle oscillation and self-excited vibration are revealed; and engineering design problems of nonlinear dynamics behavior for the actuator and similar structures are resolved. (3) the rigid coupling electromechanical control model is established based on ADAMS and MATLAB tools; uncertain parameters in the system are estimated using complex self-adaptive rule; and compound self-adaptive non-singular terminal sliding-mode control is designed to improve tracking accuracy and robustness of servo system, and its stability is proved using Lyapunov principle.
高超声速飞行器对机电伺服系统提出高动态响应、耐高温、小型轻质化、高刚度等严格要求,受制造工艺、安装调试误差、材料因素等影响,作动器中含有摩擦、间隙、弹性变形等非线性因素。高马赫数飞行条件下,气动力作用引起的铰链力矩和翼面的惯性力矩均造成强烈的负载扰动,此时非线性因素对系统性能影响更加突出。主要研究内容包括:(1)建立作动器结构动力学模型,研究作动器模态和谐响应分析。(2)采用多体动力学分析方法对作动器进行理论建模,进行运动学和动力学分析,构建非线性精确模型,揭示结构变模态、振幅跳跃、极限环振荡、自激振动等现象发生的机理和规律,解决作动器及类似结构非线性动力学行为的工程设计分析难题。(3)基于ADAMS和MATLAB工具建立刚柔耦合机电控制模型,采用复合自适应律对系统中的不确定参数进行估计, 设计非奇异终端滑模控制器来提高系统跟踪精度和鲁棒性,并运用Lyapunov稳定性原理证明其稳定性。
结项摘要
高超声速飞行器对机电伺服系统提出高动态响应、耐高温、小型轻质化、高刚度等严格要求,受制造工艺、安装调试误差、材料因素等影响,作动器中含有摩擦、间隙、弹性变形等非线性因素。高马赫数飞行条件下,气动力作用引起的铰链力矩和翼面的惯性力矩均造成强烈的负载扰动,此时非线性因素对系统性能影响更加突出。主要研究成果包括:(1)建立了作动器结构动力学模型,掌握了作动器模态和谐响应分析方法。(2)基于多体动力学分析方法对电力作动器进行了理论建模,构建摩擦/间隙/刚度特性的非线性精确模型,揭示结构变模态、振幅跳跃、极限环振荡、自激振动等现象发生的机理和规律,解决作动器及类似结构非线性动力学行为的工程设计分析难题。(3)基于ADAMS和MATLAB工具建立刚柔耦合机电控制模型,引入加速度控制策略,提出了基于相位稳定与线性自抗扰控制相结合的控制方法,解决了高超声速飞行器跨声速段气动引起的舵面颤振问题,并通过高超飞行试验验证。(4)引入前馈微分理论和设计非奇异终端滑模控制器来提高系统跟踪精度和鲁棒性,并运用Lyapunov稳定性原理证明其稳定性。(5)针对高超飞行器空间结构紧凑问题,提出了一种高压高功率密度高效驱动电路设计方法。(6)发表SCI论文8篇,EI论文5篇,已授权发明专利4项,国防技术发明奖二等奖一项(2019年)。
项目成果
期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(6)
专利数量(6)
一种小型高功率密度伺服驱动模块设计
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:导航定位与授时
- 影响因子:--
- 作者:吴雪琴;张新华;黄建
- 通讯作者:黄建
非线性因数耦合下电动作动器的动力学建模与仿真研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:导航定位与授时
- 影响因子:--
- 作者:张新华;刘源;黄建
- 通讯作者:黄建
弹性静不稳定高超声速飞行器姿态综合控制
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:中国科学.科学技术
- 影响因子:--
- 作者:朴敏楠;杨志红;孙明玮;黄建;陈增强
- 通讯作者:陈增强
基于等效元数法的机电作动器传动机构动力学建模与分析
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:导航定位与授时
- 影响因子:--
- 作者:刘海;段小帅;黄建
- 通讯作者:黄建
Partially Integrated Guidance and Control Design for Supersonic Missile based on Disturbance Rejection
基于抗扰的超音速导弹半集成制导控制设计
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:Measurement and Control
- 影响因子:2
- 作者:Minnan Piao;Mingwei Sun;Jian Huang;Zenghui Wang
- 通讯作者:Zenghui Wang
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其他文献
高填方边坡失稳时间预测的实用模型
- DOI:10.16285/j.rsm.2019.0240
- 发表时间:2019
- 期刊:岩土力学
- 影响因子:--
- 作者:黄建;姚仰平
- 通讯作者:姚仰平
论视觉素养在生物化学教学中的重要性
- DOI:10.3760/cma.j.issn.2095-1485.2016.08.018
- 发表时间:2016
- 期刊:中华医学教育探索杂志
- 影响因子:--
- 作者:李笑梅;黄建
- 通讯作者:黄建
临床医学八年一贯制"代谢与能量"模块式教学的实践与思考
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:现代生物医学进展
- 影响因子:--
- 作者:徐让;梅文瀚;杨榕;林强;王艳丽;黄建
- 通讯作者:黄建
Protaphelinus, a newly recorded genus of Aphelinidae (Hymenoptera: Chalcidoidea) from China
Protaphelinus,来自中国的蚜科新记录属(膜翅目:Chalcidoidea)
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:昆虫分类学报
- 影响因子:--
- 作者:王竹红;黄建;李成德
- 通讯作者:李成德
基于邻居信息表的移动IPv6切换研究
- DOI:--
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- 期刊:计算机工程
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- 作者:邱述威;张霖;黄建;周健
- 通讯作者:周健
其他文献
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