電液負(fù)載模擬器關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、電液負(fù)載模擬器（Electro-hydraulicloadsimulator）是一種地面半實(shí)物仿真設(shè)備，用來模擬飛行器舵機(jī)所受的各種空氣動力力矩載荷譜，從而檢測舵機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)，其對國防軍事工業(yè)具有重要意義。
　　電液負(fù)載模擬器是典型的被動式力（力矩）伺服控制系統(tǒng)，其最終控制目標(biāo)就是在大回路仿真中準(zhǔn)確、快速地復(fù)現(xiàn)任意的載荷譜信號。仿真過程中，舵機(jī)的主動運(yùn)動會對與其固連在一起的加載系統(tǒng)產(chǎn)生一種多余力矩干擾作用，而且這種干擾

2、作用具有強(qiáng)度大、時時存在、隨舵機(jī)運(yùn)動狀態(tài)連續(xù)變化的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了負(fù)載模擬器的性能，使得加載系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)其最終控制目標(biāo)。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。此外，為更好地提高其動靜態(tài)性能，必須解決系統(tǒng)中固有的不確定性以及摩擦等非線性因素的影響。
　　本文在查閱大量國內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上，綜述了國內(nèi)外電液負(fù)載模擬器的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，通過對國內(nèi)外負(fù)載模擬器產(chǎn)品和相關(guān)研究的分析，確定了本文的主要研究方向。

3、
　　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；研究了加載系統(tǒng)的各項(xiàng)動靜態(tài)特性。
　　電液負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)相對較簡單，電液伺服閥是影響其性能的最關(guān)鍵元件，不同類型伺服閥用于被動式加載系統(tǒng)時會表現(xiàn)出不同的特性。本文建立了流量伺服閥、壓力伺服閥、流量—壓力伺服閥等三類伺服閥控制的被動加載系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，分析了它們加載和克服多余力矩的機(jī)理、控制特點(diǎn)、閥開口

4、形式及開口量等參數(shù)對克服多余力矩的影響等，并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，為如何設(shè)計(jì)和正確選用被動式電液伺服加載系統(tǒng)中的伺服閥，更好的克服多余力矩提供了依據(jù)。
　　在分析基于經(jīng)典的控制策略基礎(chǔ)上，根據(jù)電液負(fù)載模擬器的特點(diǎn)，提出電液負(fù)載模擬器的魯棒控制策略。建立了含有不確定性的電液負(fù)載模擬器數(shù)學(xué)模型?；讦叹C合理論設(shè)計(jì)出魯棒力矩控制器，詳細(xì)給出魯棒力矩控制回路中加權(quán)函數(shù)的選取方法。用μ分析理論對經(jīng)典和魯棒力矩控制系統(tǒng)進(jìn)行分析比較，并給出各種

5、加載工況下的仿真結(jié)果，得出所設(shè)計(jì)魯棒控制器魯棒性好的結(jié)論。
　　論文分析了電液負(fù)載模擬器中的非線性。針對摩擦非線性嚴(yán)重影響跟蹤精度的問題，在被動式力伺服系統(tǒng)中引入摩擦非線性補(bǔ)償，設(shè)計(jì)一種非線性控制器，其不需要摩擦力矩的精確模型，而只需其上界值，是一種基于非精確摩擦模型的非線性補(bǔ)償策略，仿真結(jié)果表明與一般的高增益PID控制相比，其能更好的消除摩擦非線性的影響。
　　在電液負(fù)載模擬器原理樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對模擬舵機(jī)系統(tǒng)和加載