基于H∞魯棒控制的電液負(fù)載模擬器綜合性能的研究.pdf

1、電液負(fù)載模擬器（Electro-hydraulic load simulator）是典型的被動(dòng)式力（力矩）伺服控制系統(tǒng)。在導(dǎo)彈等飛行器的半實(shí)物仿真技術(shù)中，它用來模擬飛行器舵機(jī)在空氣中所受到的空氣動(dòng)力鉸鏈力矩，以達(dá)到在地面檢測(cè)舵機(jī)性能的目的。因此，它對(duì)于國(guó)防軍事工業(yè)具有重要的意義。
　　在電液負(fù)載模擬器中，舵機(jī)系統(tǒng)的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)將對(duì)模擬鉸鏈力矩的加載系統(tǒng)產(chǎn)生一種所謂多余力矩的干擾作用。這種干擾作用具有強(qiáng)度大、隨舵機(jī)速度不同連續(xù)變化的特點(diǎn)

2、，它的存在嚴(yán)重影響了負(fù)載模擬器的動(dòng)態(tài)性能，使得加載系統(tǒng)難以準(zhǔn)確、快速地復(fù)現(xiàn)空氣動(dòng)力鉸鏈力矩。因此，負(fù)載模擬器的關(guān)鍵技術(shù)問題就是如何抑制和消除多余力矩。除了多余力矩外，電液負(fù)載模擬器系統(tǒng)固有的各種不確定性因素也嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的綜合性能。
　　針對(duì)多余力矩的產(chǎn)生機(jī)理和特性，論文一方面提出將多余力矩視為一種“補(bǔ)償”的觀點(diǎn)，通過廣義連接剛度的設(shè)計(jì)，使得被視為干擾的多余力矩的微分作用“補(bǔ)償”系統(tǒng)固有的滯后特性，從而達(dá)到很好的抑制和消除多余力

3、矩的效果；另一方面提出將多余力矩視為一種不確定性干擾的觀點(diǎn)，采用基于控制理論的方法設(shè)計(jì)了魯棒控制器，使系統(tǒng)對(duì)多余力矩及系統(tǒng)不確定性具有良好的魯棒性，從而達(dá)到抑制多余力矩、提高系統(tǒng)綜合性能的目的。H∞
　　在查閱大量國(guó)內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上，論文綜述了國(guó)內(nèi)外電液負(fù)載模擬器的發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了相關(guān)的控制方法，分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了研究?jī)?nèi)容和方向。
　　論文建立了電液負(fù)載模擬器的數(shù)學(xué)模型，分析了多余力矩的產(chǎn)生機(jī)理及特性；分析了伺服閥環(huán)

4、節(jié)和多余力矩的關(guān)系；分析了系統(tǒng)相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)與系統(tǒng)控制性能、多余力矩之間的關(guān)系，從而為有效地抑制多余力矩提供了理論依據(jù)。
　　根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的參數(shù)，論文利用計(jì)算機(jī)仿真軟件研究了系統(tǒng)的各項(xiàng)動(dòng)靜態(tài)特性；研究了多余力矩的頻率特性；研究了伺服閥環(huán)節(jié)對(duì)多余力矩的影響作用；定量地分析了廣義連接剛度、廣義連接慣量等主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)與系統(tǒng)控制性能、多余力矩之間關(guān)系，得出了明確的結(jié)論。
　　根據(jù)系統(tǒng)理論分析和仿真研究的結(jié)論，論文提出一種定量地確定

5、負(fù)載模擬器廣義連接剛度的方法，并依據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)了最佳廣義連接剛度，仿真研究證明了該連接剛度的有效性。
　　論文首次分析了電液負(fù)載模擬器系統(tǒng)存在的不確定性和造成不確定性的主要因素，系統(tǒng)地研究了不確定性對(duì)系統(tǒng)特性的影響程度，并采用混合靈敏度方法設(shè)計(jì)了魯棒控制器。仿真研究證明了該控制器對(duì)系統(tǒng)不確定性具有良好的魯棒性。
　　利用電液負(fù)載模擬器原理樣機(jī)，論文進(jìn)行了不同舵機(jī)速度、不同連接剛度下的多余力矩頻率特性、系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性的