[00907838]航空航天器用高功率密度智能机电伺服系统

持续追求高速、高机动、大载荷的航空航天器对机电伺服系统提出了更高的要求。利用新结构、新器件研制具有更高功率密度、更优功率质量比的新型机电伺服系统，成为世界各主要航空航天大国努力的方向。高性能机电伺服产品一直是以美国为首的西方发达国对华禁运的产品和技术。与国际顶尖水平相比，国内的技术和产品还存在较大差距。为实现关键技术自主可控，从航天大国迈向航天强国，研发面向高性能、强机动及大载荷航空航天装备的高可靠高比功率机电伺服系统十分重要而且任务紧迫。 中国对航空航天器用机电伺服系统的自主研发因起步较晚，还存在可靠性较低，功率密度过低、加工精度不够，静动态性能不足等的特点。自2013年起，在中国航天科技创新研发项目、国家自然科学基金、四川省科技支撑计划等连续支持下，与国内具备学科优势的哈尔滨工业大学组成联合攻关团队，持续开展了高性能机电作动器一体化集成设计技术、大长径比反向式行星滚柱丝杠设计制造及测试技术、一次性机械设计理论方法、大惯量大负载扰动与高精度动态跟踪控制技术、故障自诊断与容错控制技术、内建自测试等关键技术研究，解决了上述国内航空航天器用机电伺服系统领域尚存在的几大难题，实现了机电伺服系统的小型化、轻质化、高精度以及高可靠性。 主要科技创新成果如下： 1.提出了一次性机械传动机构的设计理论方法，并应用于高刚度长螺母反向式行星滚柱丝杠设计，满足了航天产品对高可靠性、轻质化的要求。 2.提出了一种PMSM电机/反向式行星滚柱丝杠/多圈绝对式传感器的直驱式机电一体化结构，显著提高了系统的功率密度和可靠性。 3.提出了超耐磨精密大磨粒CBN电镀砂轮的平行轴磨削方法，研制了大长径比微齿螺母超精密成型磨削专用加工装置，保证了反向式行星滚柱丝杠的加工精度。 4.基于辨识补偿的线性自抗扰控制算法，开发了驱动控制软件及GaN驱动控制器，提高了系统动态性能与鲁棒性。 5.开发了一套振荡故障自诊断及频带宽度自测试的机电伺服测试系统，解决了伺服系统测试复杂及高频段测试不精确问题，实现了伺服系统快速、精确测试。 项目研究过程中，发表论文10篇、国防科技报告8篇；共获得授权发明专利7项，实用新型专利8项，软件著作权登记证书2项；项目产品经四川航天计量测试研究所第三方检测，技术指标达到相关标准要求；研究成果已应用于四川航天技术研究院、彩虹无人机科技有限公司、北京实验工厂有限责任公司、中国兵器工业第二O八研究所、四川省机械设计研究院、中国航天科技集团公司第九研究院等10余家用户。截止到2019年底，该项目成果直接产生经济效益7.33亿元。 经同行专家评定，该项目成果总体技术水平达到国内领先，其中反向式行星滚柱丝杠传动技术达到国际先进水平。