[发明专利]一种多学科综合仿真平台环境下的机电伺服系统控制方法

说明书

本发明属于飞行器控制与导航技术领域，具体涉及一种多学科综合仿真平台环境下的机电伺服系统控制算法，包括：步骤一：建立电机仿真模型及电机瞬态仿真计算；步骤二：建立机电伺服系统仿真模型；步骤三：计算机电伺服系统频率特性：步骤四：对比验证。本发明提出的基于机电伺服系统的仿真技术可扩展至所有机电伺服系统中，不需要任何实物和仪器，便能完成伺服系统各单机在设计之前进行不同条件下的可行性方案验证。对方案论证，控制策略、控制参数的确定具有重要的工程指导意义。

技术领域

本发明属于飞行器控制与导航技术领域，具体涉及一种多学科综合仿真平台环境下的机电伺服系统控制方法。

背景技术

针对伺服系统的响应带宽高、动态要求高、研制周期短、算法调试困难等情况，采多学科综合仿真技术，准确模拟真实机电伺服系统和负载，对机电伺服系统控制策略规划，控制参数确定，系统方案设计具有重要指导意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多学科综合仿真平台环境下的机电伺服系统控制方法，采用多学科综合仿真技术，建立精确的机电伺服系统模型，在模型的基础上嵌入控制算法并在模型上对算法进行设计、验证和优化，能够规避方案反复的风险、提高研制效率、缩短研制周期，节约研制成本。

本发明的技术方案是：

一种多学科综合仿真平台环境下的机电伺服系统控制方法，包括：

步骤一：建立电机仿真模型及电机瞬态仿真计算；

步骤二：建立机电伺服系统仿真模型；

步骤三：计算机电伺服系统频率特性：

步骤四：对比验证。

所述步骤一：建立电机仿真模型及瞬态仿真计算，包括：

步骤1.1：对电机的交、直轴电感，电机主磁通、电机转动惯量等参数进行矩阵变换计算得到电机仿真模型；

步骤1.2：电机瞬态仿真计算：电机采用八极九槽结构，利用瞬态场磁场求解器对电机进行瞬态仿真；得到电机的电感参数和主磁通参数；

对通过仿真计算得出电机的相电感进行如下矩阵计算，得出电机交、直轴电感；

L_dq＝C^T*L_uvw*C，其中最终计算出电机的直轴电感L_d为0.54mH，交轴电感L_q为0.54mH。电机主磁通为0.032Wb；电机转惯量为3.32e-4kg·m²。

所述步骤二：建立机电伺服系统的仿真模型，包括：以永磁同步伺服电机的电压平衡微分方程和运动学微分方程为基础建立机电伺服系统的仿真模型；微分方程描述如下：

以此微分方程为基础，利用MATLAB建立机电伺服系统矢量控制仿真模型。

所述步骤三：计算机电伺服系统频率特性，包括：

基于虚拟测试的MatLab求解方法，利用SimuLink时域求解功能和*.m文件编程功能，模拟伺服系统总成测试仪，按总体要求生成特定频率点、特定幅值的扫频指令，并将该指令输入至机电伺服系统模型中，对机电伺服系统模型进行扫频循环求解后，再对响应进行数字傅里叶变换求出频率特性，最终得到机电伺服系统的频率特性，求解方法如同进行了一次频率特性测试。

所述步骤四：对比验证，包括：将机电伺服系统在喷管负载下实测控制性能与仿真结果进行对比。

本发明的有益效果是：