【摘 要】
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性能良好的潜艇舵机系统是潜艇良好操纵性的保障。艉升降舵是潜艇舵机系统的重要组成部分之一。分离式艉升降舵在实际运用中拥有不少的优势但也存在同步控制的要求。本文基于“潜艇模拟操纵平台”项目,对潜艇分离式艉升降舵的同步控制进行了深入研究。本文主要内容如下: 首先,对舵机系统的研究现状进行了介绍,包括舵机的类型以及液压舵机的控制策略。同时,也对常用同步控制的方法进行了介绍,包括经典液压同步控制方法、改进
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性能良好的潜艇舵机系统是潜艇良好操纵性的保障。艉升降舵是潜艇舵机系统的重要组成部分之一。分离式艉升降舵在实际运用中拥有不少的优势但也存在同步控制的要求。本文基于“潜艇模拟操纵平台”项目,对潜艇分离式艉升降舵的同步控制进行了深入研究。本文主要内容如下:
首先,对舵机系统的研究现状进行了介绍,包括舵机的类型以及液压舵机的控制策略。同时,也对常用同步控制的方法进行了介绍,包括经典液压同步控制方法、改进的液压同步方法以及复合同步控制方法。对潜艇阀控液压舵机系统的组成和工作原理进行了介绍,经过分析推导得出了系统的传递函数并建立了阀控液压舵机的状态空间方程。
其次,基于状态空间方程对潜艇艉升降舵的同步控制策略进行了仿真研究。针对单舵,设计了PID、神经元PID以及带边界层的终端滑模控制器,进行了仿真试验及分析。结果表明,神经元PID能够在线修改PID参数,具有较强的负载适应能力。而终端滑模控制器同时也能够在有限时间内跟随指令,具有全局鲁棒性。论文提出了基于同步误差补偿的同步控制策略和基于速度规划的同步控制策略并进行了同步控制仿真试验。同步控制仿真试验表明,两种控制策略皆能够有效减小同步误差,达到控制系统要求。
然后,对潜艇舵机控制系统进行了施工设计,详述了控制系统的硬件结构、软件结构的设计及实现。随后基于HRT1000半实物仿真平台设计了半实物仿真试验对系统设备及同步控制算法的功能进行了验证。
最后,基于“潜艇模拟操纵平台”进行了潜艇艉升降舵的同步控制试验。试验表明,左右艉舵在相反加载压力下,论文提出的速度规划同步控制策略能够有效减小同步误差,同时对舵速也进行了控制,满足系统的控制要求。
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