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第1章 绪论1

1.1 中小型智能弹药舵机系统1

1.1.1 智能弹药概述1

1.1.2 中小型智能弹药5

1.1.3 中小型智能弹药舵机系统6

1.2 舵机的分类7

1.2.1 液压舵机7

1.2.2 气动舵机12

1.2.3 电动舵机15

1.2.4 阻尼舵执行机构18

1.3 智能材料舵机23

1.4 舵机系统的国内外研究现状及发展趋势24

1.5 舵机系统的集成设计问题26

1.6 舵机设计过程27

1.7 舵机系统设计方法29

第2章 电动舵机系统总体设计31

2.1 电动舵机系统设计的基本原则31

2.2 电动舵机分类32

2.3 电动舵机系统的性能指标33

2.3.1 一般性能33

2.3.2 静态性能34

2.3.3 动态性能39

2.3.4 力学性能40

2.3.5 可靠性41

2.4 电动舵机系统结构总体设计41

2.4.1 电动舵机系统使用环境分析41

2.4.2 舵片与舵效力学参数匹配42

2.4.3 电动舵机系统内部组成与布局43

2.4.4 舵片折叠及展开46

2.4.5 传动方式选择及动力学参数匹配48

2.4.6 电动舵机系统抗过载设计49

2.5 电动舵机系统电气总体设计50

2.5.1 电动舵机系统控制方式50

2.5.2 电气接口及通信协议51

2.5.3 电动机参数匹配及选型要求56

2.5.4 传感器参数匹配及选型要求57

2.5.5 控制电路原理方案及功耗估算59

2.5.6 电池参数匹配及选型要求60

2.5.7 电磁兼容性设计原则61

第3章 电动舵机系统结构设计64

3.1 舵机空间布局及气动布局65

3.1.1 正常式布局66

3.1.2 无尾式布局68

3.1.3 无翼式布局69

3.1.4 鸭式布局70

3.1.5 旋转弹翼式布局74

3.1.6 气动布局77

3.2 栅格舵片结构78

3.3 减速器典型结构83

3.3.1 常规齿轮减速器83

3.3.2 行星齿轮减速器88

3.3.3 蜗轮蜗杆减速器90

3.3.4 谐波齿轮减速器96

3.3.5 滚珠丝杠减速器103

3.4 不同通道舵机系统的结构106

3.4.1 单通道舵机结构106

3.4.2 双通道舵机结构109

3.4.3 三通道舵机结构109

3.5 舵机舵效空气动力学校核110

3.6 舵机结构强度和刚度校核111

第4章 电动舵机系统电气设计114

4.1 电动机工作原理与选型115

4.1.1 有刷直流电动机115

4.1.2 无刷直流电动机119

4.1.3 其他类型电动机128

4.1.4 电动机选用134

4.2 传感器工作原理与选型137

4.2.1 舵片运动与位置测量传感器137

4.2.2 弹丸滚转姿态测量传感器140

4.3 弹载电池工作原理与选型149

4.3.1 锂电池149

4.3.2 热电池155

4.4 舵机系统控制电路工作原理162

4.4.1 电源管理电路162

4.4.2 传感器信号采集电路167

4.4.3 电动机驱动控制电路169

4.4.4 与弹载计算机通信的电路及协议179

4.4.5 导线及接插件选型186

4.4.6 布线规则与测试点设置187

4.5 弹载高速数据记录仪工作原理与选型188

第5章 电动舵机系统建模与仿真190

5.1 建模与仿真概述190

5.1.1 系统的分类190

5.1.2 系统的特性191

5.1.3 系统的评价192

5.1.4 系统的三要素192

5.1.5 系统的建模193

5.1.6 建模过程193

5.1.7 仿真195

5.1.8 仿真研究的步骤196

5.1.9 系统建模仿真流程197

5.2 控制系统的性能指标分析198

5.2.1 典型输入信号198

5.2.2 系统的性能指标201

5.2.3 一阶系统性能指标分析202

5.2.4 二阶系统性能指标分析205

5.2.5 高阶系统单位阶跃响应214

5.3 非线性系统的线性化分析215

5.3.1 非线性系统概述215

5.3.2 非线性系统的主要特征216

5.3.3 非线性系统的分析方法217

5.3.4 非线性系统的线性化218

5.3.5 非线性系统的描述函数法221

5.3.6 多个非线性环节的描述函数法225

5.3.7 使用描述函数法分析非线性系统227

5.3.8 非线性改善及非线性特性的应用232

5.4 舵机系统核心要素的数学建模234

5.4.1 电动机的数学建模234

5.4.2 负载的数学建模238

5.4.3 传感器的数学建模241

5.4.4 减速器的数学建模241

5.4.5 功率驱动器的数学建模242

5.5 控制系统的MATLAB仿真243

5.5.1 MATLAB仿真介绍243

5.5.2 利用MATLAB进行系统仿真245

5.6 舵机系统动力学建模与仿真252

5.6.1 常用的动力学建模与仿真软件介绍252

5.6.2 动力学建模与仿真的一般步骤254

第6章 电动舵机系统控制算法263

6.1 PID控制算法265

6.1.1 PID控制器265

6.1.2 PID控制算法269

6.1.3 PID控制器设计与舵机系统仿真273

6.2 模糊控制算法277

6.2.1 模糊控制的理论基础277

6.2.2 模糊PID控制策略279

6.2.3 模糊PID控制器的设计283

6.3 神经网络PID控制算法292

6.3.1 神经控制器基本结构292

6.3.2 神经元PID控制器295

6.3.3 单神经元自适应PID控制器296

6.3.4 基于BP神经网络参数自适应PID控制器298

6.4 滑模变结构控制算法302

6.4.1 滑模变控制结构控制系统302

6.4.2 滑模变控制结构控制算法设计309

6.5 H∞控制理论311

6.5.1 H∞鲁棒稳定性理论311

6.5.2 H∞范数与H∞空间312

6.5.3 H∞控制器设计313

第7章 舵机系统的地面试验316

7.1 舵机系统地面试验简介316

7.2 地面模拟加载试验317

7.2.1 地面模拟加载的概况317

7.2.2 舵片摆动型舵机地面模拟加载系统319

7.2.3 舵片固定型舵机地面加载系统320

7.2.4 地面模拟加载试验步骤与方法320

7.3 舵机系统风洞试验322

7.3.1 风洞试验的地位与作用323

7.3.2 舵机系统风洞试验系统324

7.3.3 风洞试验的步骤与方法330

7.4 试验数据回读与分析332

7.5 试验报告撰写及注意事项333

7.5.1 试验报告撰写333

7.5.2 试验过程中注意事项333

参考文献336