轻小型无人机云台机电多目标优化

作     者：周向阳 朱军 时延君 ZHOU Xiang-yang;ZHU Jun;SHI Yan-jun

作者机构：北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049 

基　　金：国家自然科学基金面上项目资助(No.51775017 No.51375036) 北京市自然科学基金面上项目资助(No.3182021) 机械制造系统工程国家重点实验室开放课题研究基金资助项目(No.sklms2018005) 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2018年第26卷第11期

页      码：2754-2763页

摘      要：轻小型多旋翼无人机云台是一种复杂机电伺服系统,要求兼具轻质量与快响应等机电特性。本文针对传统方法在机电伺服系统中设计的不足,以轻小型多旋翼无人机云台为研究对象,提出一种针对系统带宽的机电多目标优化设计方法。方法中,系统结构部分通过灵敏度分析得到7个尺寸设计参数,并以一阶模态和质量为目标进行优化;系统控制部分以速率环和位置环控制器参数为设计变量,并以上升时间、调节时间和绝对积分误差(Integral Absolute Error,IAE)为目标进行优化。在优化设计中,将近似模型与多目标遗传算法相结合,以降低优化复杂度、并提高优化效率及全局寻优能力。对方法进行仿真分析,结果表明:相比初始结构系统和控制系统模型,采用机电多目标优化设计方法后,结构部分质量降低了8.8%,控制部分IAE型积分误差、调节时间及上升时间等主要性能参数分别降低了54.8%、81.9%和53.4%。最后采用锤击法对云台结构进行模态实验,实验得到的一阶模态频率与优化结果的误差为13.4%。说明提出方法可有效实现云台系统机电总体多目标优化。

主 题 词：轻小型云台 机电多目标优化 近似模型 带宽 

学科分类：0810[工学-土木类] 0808[工学-自动化类] 0809[工学-计算机类] 081203[081203] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0835[0835] 0702[理学-物理学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/OPE.20182611.2754

馆 藏 号：203416974...