伺服控制及其应用

伺服控制及其应用第一页，共二十六页，2022年，8月28日伺服系统系统结构系统组成应用举例LOS系统dSPACE应用讨论第二页，共二十六页，2022年，8月28日什么是伺服控制狭义伺服控制

随动控制

抗扰动控制广义伺服控制

执行机构

举例－电机伺服控制、液压伺服控制、其他

领域－舵机、轧钢、其他

军工－？第三页，共二十六页，2022年，8月28日控制系统结构典型控制

前向通道、单位反馈反馈控制

反馈通道前馈控制

前馈补偿、改善动态性内模控制

模型抵消、提高鲁棒性第四页，共二十六页，2022年，8月28日控制系统组成被控对象

执行机构、负载传感器

反馈信号控制器

模拟控制器、数字控制器第五页，共二十六页，2022年，8月28日被控对象电机

电能机械能电磁阀

液压系统其他

电磁线圈、加热、压电陶瓷军工

？第六页，共二十六页，2022年，8月28日电机分类直流电机

力矩电机－直接驱动

伺服电机－齿轮减速交流电机

异步电机

同步电机

步进电机

无刷电机特殊电机

直线电机、旋转变压器第七页，共二十六页，2022年，8月28日直流电机力矩电机

力矩控制

低速平稳

应用－雷达天线伺服电机

齿轮减速

输出力矩大

应用－舵机第八页，共二十六页，2022年，8月28日PWM电机控制双极性控制 50％占空比

低速平稳

分辨率低单极性控制

换向信号

分辨率高空间矢量PWM

三相、6线、死区第九页，共二十六页，2022年，8月28日传感器位置传感器

光电码盘，绝对、增量

旋转变压器，单极、多级

感应同步器，

霍尔传感器，低精度速度传感器

位置传感器差分

测速发电机特殊传感器

陀螺仪，直线位移第十页，共二十六页，2022年，8月28日精密伺服控制航天领域

惯性导航、天线、帆板控制航空领域

雷达天线、导引头陆地领域

火控系统航海领域

减摇，测控系统第十一页，共二十六页，2022年，8月28日LOS应用可见光

间谍卫星、白天测星、望远镜、电视导引头红外

预警卫星、红外夜视、低空导航、红外导引头微米波

卫星数据链、多普勒雷达、雷达导引头激光

激光测距、激光告警、激光武器第十二页，共二十六页，2022年，8月28日“鹦鹉螺”激光武器也称战术高能激光武器(THEL)，由激光器、指示追踪、火控雷达和指挥中心四个主要部分组成。其指挥控制中心可同时追踪15个目标，激光束照射靶标5秒钟即可摧毁目标，系统有效射程10公里，如果配以强大的电力支持，也可用于攻击飞机。第十三页，共二十六页，2022年，8月28日2005年10月，洛克希德·马丁公司交付了飞行转塔，它是机载激光器系统中的最后一个分系统，在几乎两年内进行了广泛的改进，运抵爱德华兹空军基地后开始装到机载激光器飞机上。飞行转塔是光速控制/火力控制系统(BCFC)的心脏，采用全套阵列的镜面和光学装置对大气影响和飞行扰动进行修正，使高能激光束对准、到达并聚集到助推阶段的弹道导弹上。第十四页，共二十六页，2022年，8月28日系统组成有效载荷

可见光、红外、激光框架平台 2框架、4框架、5框架伺服系统

电机伺服图像系统

目标识别、目标跟踪第十五页，共二十六页，2022年，8月28日视轴控制目的视轴稳定

相对于惯性系

隔离运动

抵抗扰动

多框架视轴跟踪

目标跟踪

捕获与跟踪

火控铰链第十六页，共二十六页，2022年，8月28日视轴控制原理视轴稳定

速度稳定回路

单位反馈控制

精度40urad视轴跟踪

位置随动回路

前馈控制

精度100角秒“鹦鹉螺”激光武器也称战术高能激光武器(THEL)，由激光器、指示追踪、火控雷达和指挥中心四个主要部分组成。其指挥控制中心可同时追踪15个目标，激光束照射靶标5秒钟即可摧毁目标，系统有效射程10公里，如果配以强大的电力支持，也可用于攻击飞机。第十七页，共二十六页，2022年，8月28日视轴控制传感器视轴稳定

陀螺测速

模拟量

旋转变压器测速

特殊模拟量视轴跟踪

图像识别

串行通讯

旋转变压器测位置

特殊模拟量

第十八页，共二十六页，2022年，8月28日陀螺仪按控制量分

角位置陀螺仪、角速率陀螺仪按原理分

机械陀螺仪：液浮、挠性、微机械、微硅

光电陀螺仪：激光、光纤主要性能指标

长期稳定性°/h、短期稳定性°/h、带宽、噪声、线性度、范围、标度因数等第十九页，共二十六页，2022年，8月28日旋转变压器极对数

单级、多级工作原理

V=A*SIN(Wt)

励磁电源：1KHz、28V角位置解调

滤波法、鉴相法

旋变解调模块第二十页，共二十六页，2022年，8月28日视轴控制执行器力矩电机

工作电压 28V

堵转转矩 4N.mPWM控制 PWM频率 20kHz

双极性 50％

功率级 MOSFET 20kHz PWM输入 50％

第二十一页，共二十六页，2022年，8月28日应用案例

陀螺稳定系统参数稳定性能50μrad俯仰转动角度+15°~-120°方位转动角度360°连续最大转动速度60°/sec最大转动加速度200°/sec2第二十二页，共二十六页，2022年，8月28日应用案例

物理参数工作温度-15℃~+45℃湿度10~95%功率小于240W输入电压18~36VDC主体重量24.2Kg主体尺寸（ΦXH）400X590mm第二十三页，共二十六页，2022年，8月28日应用案例

红外热像仪参数探测器类型量子阱焦平面，320×240视场角宽视场：18°×13.5°，窄视场：4°×3°空间分辨率宽视场：0.98mrad，窄视场：0.22mrad热灵敏度<0.03℃电子变焦4倍数字数字图像全动态14位图像数据视场切换时间小于0.5秒聚焦自动或手动第二十四页，共二十六页，20