飛行模擬器液壓伺服系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及其控制方法研究.pdf

1、飛行模擬器是在地面上模擬飛機(jī)在空中飛行和在地面上運(yùn)動(dòng)的一種仿真設(shè)備。與用真實(shí)飛機(jī)訓(xùn)練駕駛員、進(jìn)行飛行試驗(yàn)相比，這種設(shè)備具有安全性、經(jīng)濟(jì)性和無污染性等特點(diǎn)。在飛行模擬器各個(gè)組成部分中，六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具有極其重要的作用，它在計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制下可以提供六個(gè)自由度的瞬時(shí)過載動(dòng)感。因此運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)性能優(yōu)劣直接關(guān)系到飛行模擬逼真度，而飛行模擬系統(tǒng)控制策略的研究是提高飛行模擬器運(yùn)動(dòng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此深入研究飛行模擬系統(tǒng)控制策略，設(shè)計(jì)出合理的控制

2、器具有極其重要的意義。
　　在查閱國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，本文首先綜述了國內(nèi)外飛行模擬器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)了飛行模擬器六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)和各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀，同時(shí)，對(duì)六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用做了簡要介紹。
　　針對(duì)六自由度飛行模擬器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀，本文對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了較為深入的研究。采用達(dá)郎貝爾原理和等效力原理，提出了采用虛擬樣機(jī)技術(shù)的方法來分析驅(qū)動(dòng)分支慣量對(duì) Stewart平臺(tái)動(dòng)力學(xué)

3、影響的方法，該方法可以定量地對(duì)問題進(jìn)行分析，具有直觀、高效的優(yōu)點(diǎn)。另外該動(dòng)力學(xué)的分析方法可推廣到其他類型的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
　　本文對(duì)對(duì)稱閥控制非對(duì)稱缸液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的負(fù)載流量和負(fù)載壓力進(jìn)行了探討，然后從能量的角度對(duì)其特性進(jìn)行了理論分析和研究，并提出了負(fù)載力作用面積的概念，建立了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)單通道動(dòng)力機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了動(dòng)力機(jī)構(gòu)的輸出位移、負(fù)載壓力和兩工作腔壓力的傳遞函數(shù)，并從穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)兩種情況下，分析了影響壓力躍變的一些因素，并給出了減

4、小壓力躍變的一些方法。
　　為了提高系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能和實(shí)時(shí)性，對(duì)本實(shí)驗(yàn)室的六自由度飛行模擬試驗(yàn)樣機(jī)電控部分進(jìn)行了改造，并采用了RTX實(shí)時(shí)擴(kuò)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)了控制軟件。針對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)六自由度飛行模擬器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制問題，本文考慮了參數(shù)變化、負(fù)載變化以及交聯(lián)耦合等因素對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的不確定性干擾，根據(jù)飛行模擬試驗(yàn)樣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，利用定量反饋理論與傳統(tǒng)的PID控制相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)了一種基于QFT(Quantitative Feedback

5、Theory)，定量反饋理論)的PID魯棒控制器，仿真和試驗(yàn)結(jié)果證明，本文所采用的方法能夠較好地補(bǔ)償液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)非對(duì)稱性對(duì)系統(tǒng)性能的影響，提高了系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和抗負(fù)載干擾的能力，很大程度上抑制了通道間負(fù)載交聯(lián)耦合及參數(shù)時(shí)變和未建模動(dòng)態(tài)等因素對(duì)系統(tǒng)所造成的不利影響，具有很強(qiáng)的魯棒性。
　　根據(jù)六自由度飛行模擬器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的性能要求，本文針對(duì)試驗(yàn)樣機(jī)設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其控制軟件，通過對(duì)系統(tǒng)所進(jìn)行的仿真和試驗(yàn)研究，結(jié)果證明，本文設(shè)計(jì)