電液負(fù)載模擬器控制方法研究.pdf

1、電液伺服系統(tǒng)是典型的機(jī)、電、液一體化耦合系統(tǒng)，具有非線性、參數(shù)不確定性、負(fù)載干擾等特性，與一般控制系統(tǒng)相比其控制器設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。電液負(fù)載模擬器是被動(dòng)式電液力矩伺服系統(tǒng)，其作用是在地面實(shí)驗(yàn)室條件下模擬飛行器舵面在飛行器飛行過程中所受的空氣動(dòng)力鉸鏈力矩，以檢測(cè)舵機(jī)技術(shù)性能指標(biāo)。它不僅具有一般電液伺服系統(tǒng)的非線性等特性，還具有強(qiáng)運(yùn)動(dòng)干擾這一特性，因此其控制器設(shè)計(jì)難度更大。研究其先進(jìn)控制方法不僅對(duì)于高精度電液負(fù)載模擬器的研制具有重要意義，而且對(duì)

2、電液伺服系統(tǒng)控制方法的發(fā)展也具有指導(dǎo)意義，對(duì)控制理論的發(fā)展也起著推動(dòng)作用。本文來源于多項(xiàng)工程項(xiàng)目，主要研究了電液負(fù)載模擬器的先進(jìn)控制方法。 本文介紹了電液負(fù)載模擬器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了電液負(fù)載模擬器數(shù)學(xué)模型，分析了其靜動(dòng)態(tài)性能和多余力矩產(chǎn)生機(jī)理，揭示了系統(tǒng)的慣性負(fù)載、連接剛度等結(jié)構(gòu)參數(shù)及被加載舵機(jī)動(dòng)剛度對(duì)負(fù)載模擬器性能的影響，為負(fù)載模擬器及其控制器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 深入研究了實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用的線性控制

3、方案，重點(diǎn)分析了采用前饋補(bǔ)償方法消除多余力矩的控制方法。將PID校正、串聯(lián)校正、前饋補(bǔ)償校正相結(jié)合，設(shè)計(jì)了負(fù)載模擬器的綜合控制器。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的綜合控制器有效提高了負(fù)載模擬器的動(dòng)靜態(tài)性能及載荷譜跟蹤精度。 非線性、不確定性是影響系統(tǒng)性能進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素，本文針對(duì)非匹配不確定系統(tǒng)，提出了兩種非線性魯棒自適應(yīng)控制律。首先，將精確反饋線性化技術(shù)與GCMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提出了一種魯棒自適應(yīng)控制律，Lyapuno

4、v穩(wěn)定性分析表明閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，且具有輸出漸近跟蹤能力。其次，介紹了Backstepping方法的基本原理，將其與GCMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合設(shè)計(jì)了自適應(yīng)反演控制律，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一類非匹配不確定非線性系統(tǒng)的漸近輸出跟蹤。將兩種魯棒控制方法應(yīng)用于電液負(fù)載模擬器并進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明本文提出的兩種魯棒自適應(yīng)控制律有效解決了其非線性、不確定性、強(qiáng)外干擾等問題。 采用LabWindows/CVI作為軟件開發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)了具有操作方便、界面