摘要现代战争对炮弹命中精度要求不断提高，为实现对炮弹的简易制导和弹道修正，低成 本舵机系统的需求日益增大。本文在查阅舵机系统各个功能模块研究现状的基础上，对舵 机减速器主要结构、控制策略和核心电路进行了分析和设计。机械结构上设计了一款传动 比为 149.5，外径为 40mm 的行星齿轮减速器，并利用 Adams 动力学仿真进行了验证；控制 方案上对舵机系统进行了数学建模，并利用经典控制理论进行校正，Matlab 分析表明舵机 位置伺服静态误差为零，阶跃响应时间 80ms, 正弦信号跟随 10Hz 相移 28°、20Hz 相移 42.7°，设计结果满足某型弹药对舵机系统的要求。69448

毕业论文关键词：电动舵机 行星齿轮减速器 动力学仿真 PID 控制

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Design of low cost steering gear system

Abstract

With the increasing demanding of the modern war to the hit precision of the shell and realizing the simple guidance and trajectory correction, the demand of low cost steering gear system is gradually increasing. On the basis of consulting the research status of each function module of steering gear system, analyze and design the main structure、control strategy and the core circuit of the steering gear reducer. A planetary gear reducer with a transmission ratio of 149.5 and an outer diameter of 40mm is designed on the mechanical structure, and Adams dynamics simulation was used to verify design. Mathematical modeling of steering gear system is carried out on the control scheme and correct system with the using the classical control theory. The Matlab analysis shows that the static error of the actuator position servo system is zero and the step response time is 80ms, The sine signal follows the 10Hz phase shift of 28 degrees and the 20Hz phase shift of 42.7 degrees. The design meets the requirements of a certain type of ammunition to the steering gear system.

Keywords Electric steering gear, Planetary gear reducer, dynamics simulation, PID control

本科毕业设计说明书 第 I 页

目 次

1 引言 1

1.1 课题背景概述 1

1.2 电动舵机技术的国内外发展现状 1

1.3 本文的主要内容 3

2 舵机减速器设计 5

2.1 传动方案的比较分析 5

2.2 拟定传动结构图 8

2.3 电机型号的选取 8

2.4 锥齿轮设计 9

2.5 3K(Ⅱ)行星齿轮传动机构设计 11

3 舵机控制回路建模与优化 21

3.1 直流电机模型 21

3.2 舵机控制算法 23

4 控制电路设计 30

4.1 控制芯片选择与最小系统搭建 30

4.2 电流采样电路设计 31

4.3 位置采样电路设计 32

结 论 33

致 谢 34

参考文献