高健，杨金鹏，陈鹏，刘春庆，姜玉峰

（北京精密机电控制设备研究所，北京 100076）

目前，许多航天飞行器在飞行过程中采用空气舵以控制姿态与轨迹。传统的型号多使用液压伺服系统作为空气舵的执行机构，近年来，随着机电伺服技术的发展，中小功率机电伺服系统因其具有比功率大、成本相对较低、维护简单等优点，逐渐替代了液压伺服系统。

在实际应用中，需要机电伺服系统的负载特性进行研究与分析，为系统设计、控制参数的优化和性能调试提供依据。本文对航天用机电伺服系统的工作原理进行阐述，并建立数学模型，在Simulink中建立仿真模型。然后使用模拟负载测试系统的试验数据对仿真模型的负载特性参数进行优化，进而对各种负载条件下的机电伺服系统特性完成仿真分析。

1 机电伺服系统工作原理

目前该机电伺服系统采用较为成熟的三环控制策略，其基本工作原理为：上位机将控制信号通过1553B数字总线送至伺服控制驱动器，伺服控制驱动器将摆角指令解算为舵机行程，同时采集舵机内部的位移传感器信号和永磁同步伺服电机状态数据，运行闭环控制算法，按照指令要求控制舵机摆动空气舵，其原理见图1。图中，负载力矩梯度的大小和符号会使舵系统回路传递函数发生很大的变化，甚至出现正根，即舵系统发生了静不稳定状态，因此研究机电伺服系统的负载特性问题需分析负载力矩梯度对整个机电伺服系统性能的影响。……