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新型微小压电作动器及其在多通道舵机控件中的应用

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第一章 绪论

1.1制导炮弹的研究背景

1.2制导炮弹的国内外研究现状

1.3 舵机的分类

1.4 制导弹药对舵机提出的要求

1.5 本文主要研究内容

第二章 基于纵弯模态超声电机的舵机设计

2.1 电机定子设计

2.2 电机的工作原理

2.3 电机结构设计

2.4 电机实验研究

2.5 本章小节

第三章相似于Shaking beam原理超声电机的舵机设计

3.1 电机定子设计

3.2 电机工作原理

3.3 电机定子夹持设计

3.4 电机定子优化设计

3.5 电机结构设计

3.6 电机实验研究

3.7 本章小结

第四章 纵弯模态叠加超声电机的舵机设计

4.1 电机定子模态分析

4.2 电机夹持设计

4.3 电机优化设计

4.4 电机实验研究

4.5 本章小节

第五章 基于超声电机的多通道舵机控件的系统集成设计

5.1 制导弹药鸭式气动布局简介

5.2 多通道舵机控件的弹道修正原理

5.3 基于超声电机系统集成的结构设计

5.4 本章小节

第六章 全文总结

6.1 本文工作总结

6.2 本文的主要创新点

6.3 下一步工作计划

参考文献

致谢

在学校期间的研究成果及发表的学术论文

附录

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摘要

本课题是在国家自然科学基金项目(编号:11174149)及中央高校基本科研业务费专项资金资助(编号:NJ20140024)的资助下进行的研究。
  现代化战争对制导兵器的性能要求越来越高,兼具快速反应与便携、精确打击性能与低成本的制导炮弹呼之欲出,出于长远的战略意义考虑,各国也在争相发展与完善制导炮弹。本文也是在国家大力发展本国的制导弹药的背景下,提出一种机动性和灵活性好的多通道舵机控件执行装置,设计了三款用于这种执行装置的舵机,这些舵机兼具结构简单、响应速度快(毫秒级)、位移分辨率高(微米级)、控制精度好以及无需减速机构等特点,阐述了多通道舵机控件的二维弹道修正原理,设计了这种执行装置的结构方案,加工了原理样机并进行了集成装配和调试。
  本文的主要研究内容概括如下:
  1.设计了基于纵弯模态超声电机的舵机,介绍了电机定子的结构,对电机进行了模态分析,阐述了电机工作原理,设计了电机的结构,指出了电机夹持方案设计的失败之处,加工了原理样机,搭建电机的实验平台,进行了电机的模态实验和机械输出特性实验,根据实验结果分析了电机运行性能方面的不足之处,为另外两种电机的设计奠定了实践基础。
  2.设计了相似于Shaking beam原理的超声电机的舵机,其外形结构是在上一章提出的电机的基础上削短、削薄,对电机进行了模态分析,阐述了电机工作原理,根据电机定子的工作模态设计了电机的夹持方案。以上述工作为基础,采用Isight、Matlab和ANSYS软件联合仿真的方法,对电机定子进行了结构优化设计。设计了电机的结构,加工了原理样机,搭建电机的实验平台,进行了电机的模态实验和机械输出特性实验。
  3.设计了纵弯模态叠加的超声电机的舵机,对电机进行了模态分析,根据电机定子的工作模态设计了电机的夹持方案,采用联合仿真的方法对电子定子进行了结构优化设计,加工了原理样机,进行了电机的模态实验和机械输出特性实验。
  4.针对相似于Shaking beam原理的超声电机设计了多通道舵机控件执行机构的结构方案,设计的关键在于舵机的预压力调节机构及舵翼摆动?5?角度限位的实现,按照结构方案加工了原理样机并进行了集成装配和调试。
  5.指出了多通道舵机控件执行装置的气动布局的优缺点,介绍了制导弹药的弹道修正原理,阐述了多通道舵机控件执行装置的二维弹道修正策略。

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