第七章舵机与舵回路.pptVIP

自动飞行控制系统一般结构 自动飞行模态一般控制律 三轴姿态保持模态 空速保持模态 其他通道应处于姿态保持状态。 行速度75km/h，一般速度控制精度为2.5m/s。 地速保持模态 地速保持精度 ，横滚角限制在 。 自动悬停模态 气压高度保持模态 一般应使气压高度的稳定精度 无线电高度保持模态离地较近，一般在45m ~350m间，精度要求较高 航向保持模态 航向有较大偏差,改变飞行航迹偏转角 尾桨通道起航向协调 侧向加速度使机头偏转，以消除侧滑 航向保持模态 航向小修正,直接控制尾桨通道 垂直速度保持模态 一般空速应大于 ,垂直速度控制精度应在 范围内， 的保持精度应 。 第七章 舵机与舵回路 一、舵机 舵机与助力器 电动舵机 直接控制电动机的舵机 直接控制电动机的舵机原理图 间接控制电动机的舵机 磁粉离合器作用 磁粉离合器便是舵机的控制部分，同时也起着保护作用。磁粉离合器的功率较电机小，有利于控制线路（如伺服放大器）简化。用磁粉离合器控制电机轴和输出轴之间的力矩传递和换向，可使电机的启动、停止和换向迅速。此外，磁粉离合器传递的力矩在较大范围内与其激磁绕组中的控制电流成正比，也就克服了一般电磁离合器的缺点，是一种常采用的新型控制元件。 磁粉离合器的工作原理 进入磁粉离合器的电压信号U加在激磁绕组上，克服反电动势后产生电流i；电流立即产生传递力矩M，使离合器从动部分转动，产生旋转角速度?。 激磁电流i产生传递力矩视为一静态过程，即：既无惯性，也无延迟。静特性由实验方法测得如图所示。 图中可见，当激磁电流沿不同方向变化时，传递力矩也沿不同的曲线变化，并在激磁电流为零时，还有一定的剩余传递力矩M0。造成这一现象的原因是磁性材料有磁滞效应。一般情况下， M0和克服此力矩所需的方向电流I0很小，可以忽略不计。因此经线化处理后激磁电流和传递力矩的变化关系为： 传递力矩与转速 传递力矩与转速之间的关系反映了磁粉离合器的机械特性。当从动部分转动后，传递力矩会随转速的增加而有所下降，但下降很少，原因是力矩是靠摩擦来传递，静摩擦系数与动摩擦系数几乎一样。由图可见， ，可以说基本上没有阻尼力矩产生。这样，根据牛顿第二定律，可得从动部分在空载时的微分方程为： 舵机转动与激磁控制电压的关系 相应的传递函数为： 电动机特性 直流伺服电机 相应传递函数为： 交流伺服电机 相应的传递函数为： 磁滞电机 相应的传递函数为： 磁滞电机的特点： （1）结构简单，工作可靠。 （2）起动转矩大，起动时间短。 （3）可依据负载反转矩的大小确定转子转速的运行工作状态，有同步运行和异步运行两种工作状态。 （4）从开始起动到进入同步运行之前，起动电流基本上保持不变。 主要缺点是：要制造磁滞角较大的材料比较困难，故最大转矩受到限制，带动负载的能力也受到限制，因此，磁滞电机功率较小。 测速发电机特性 交流测速发电机 直流测速发电机 输出方程： 气动舵机 气动舵机是以高压气作为能源的舵机。根据气源性质分为：冷气式舵机和燃气式舵机。 燃气式舵机 燃气式舵机原理示意图 液压舵机 组成:由电液伺服阀、作动筒和信号反馈装置三部分 传递函数 典型液压舵机 液压助力器： 考虑液压助力器的负载惯性且忽略油液压缩性，助力器为二阶振荡环节，即 液压作动筒 力矩马达 二、舵回路 铰链力矩对舵机动特性的影响 对轴向铰构成的主要力矩： ① 桨叶上气动合力作用点不在轴向铰的轴线上而对轴向铰构成的气动力矩。 ② 桨叶在挥舞面的弯曲变形，桨叶微段离开轴向铰轴线，气动阻力和旋转面内的惯性力对轴向铰构成的力矩。 ③ 桨叶微段重心不在轴向铰轴线上，挥舞面内的惯性力对轴向铰构成的力矩。 ④ 桨叶微段的安装可使桨叶离心力对轴向铰轴线构成力矩。 ⑤ 桨叶周期变距运动和扭转运动时，各桨叶微段角速度和角加速度的周期变化而使轴向铰产生惯性力矩。 ⑥ 轴向铰轴承的摩擦力矩。 结论：铰链力矩是周期变化的，有常数项，也有交变项，且都与桨叶安装角有关。 把铰链力矩用傅立叶级数表示： 铰链偏转力矩有常数项，也有交变谐波项，自动倾斜器的偏转角与桨叶安装角之间呈线性关系，因而铰链偏转力矩可表示成： 铰链偏转力矩对舵机的工作影响 不同的舵机，机械特性是不同的。且差异还不小。 两相异步电机为舵机时受铰链偏转力矩的影响 电机的转矩方程可以表示为： 相应的控制结构图： 舵机中存在两种反馈：一种是舵机内部的阻尼作用形成的速度负反馈，取决于K?；另一种是自动倾斜器的铰链偏转力矩所