飛行仿真轉(zhuǎn)臺運動控制的研究.pdf

1、飛行仿真轉(zhuǎn)臺是飛行器研制過程中進(jìn)行地面半實物仿真的關(guān)鍵設(shè)備，位置/速度跟蹤精度要求非常高。以摩擦力矩為主的諸多非線性及不確定性因素，不僅導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型無法被建立，而且均以不同程度制約著系統(tǒng)運行性能。特別是在系統(tǒng)低速運行時，摩擦非線性導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)出現(xiàn)“平頂”、“爬行”、“死區(qū)”等，跟蹤誤差較大，跟蹤精度明顯下降，嚴(yán)重降低飛行器地面半實物仿真的置信度。故設(shè)計一種能消除摩擦影響的控制策略對于飛行仿真轉(zhuǎn)臺的高性能研究非常有必要。針對

2、此問題，本文研究了一種基于擴張狀態(tài)觀測器的復(fù)合控制策略，本文主要包括以下研究內(nèi)容：
　?。?）以某UUT型立式飛行仿真轉(zhuǎn)臺為例，采用經(jīng)典分析法對轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立過程進(jìn)行研究，建立起特定條件下轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的二階理想簡化模型，并配合使用頻譜分析法對其相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行擬合辨識。同時也對摩擦非線性對轉(zhuǎn)臺造成的不良影響做了相關(guān)分析，為了更清楚的認(rèn)識摩擦現(xiàn)象及為后期設(shè)計摩擦補償?shù)於ㄏ嚓P(guān)基礎(chǔ)，建立經(jīng)典Stribeck摩擦模型。
　?。?）從

3、狀態(tài)觀測器出發(fā)引申出擴張狀態(tài)觀測器的設(shè)計思想，介紹了兼具高精度估計和快速收斂性的線性高增益擴張狀態(tài)觀測器和非線性擴張狀態(tài)觀測器。在轉(zhuǎn)臺低速運行階段，將摩擦視為轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的外干擾，提出基于擴張狀態(tài)觀測器的復(fù)合控制策略。遵循該復(fù)合控制方案，分別設(shè)計線性高增益擴張狀態(tài)觀測器和非線性擴張狀態(tài)觀測器實現(xiàn)對轉(zhuǎn)臺摩擦的實時估計，同時設(shè)計摩擦實時補償環(huán)節(jié)實現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)線性化。而待設(shè)計的線性化的轉(zhuǎn)臺閉環(huán)控制環(huán)節(jié)關(guān)乎整個系統(tǒng)的跟蹤性能。
　?。?）經(jīng)典

4、控制方法很難達(dá)到理想的控制效果，選用更具魯棒性等優(yōu)勢的滑?？刂扑枷雭碓O(shè)計轉(zhuǎn)臺閉環(huán)控制環(huán)節(jié)。為減緩滑模抖振問題并解決傳統(tǒng)趨近律不能兼顧趨近速度和收斂時間的弊端，設(shè)計一種指、冪結(jié)合的新型趨近律。鑒于線性滑模簡單易調(diào)節(jié)的優(yōu)點，針對轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)選取合適的線性滑模面函數(shù)，并設(shè)計相應(yīng)轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)閉環(huán)線性滑?？刂坡?。為實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的跟蹤誤差能在有限時間內(nèi)迅速收斂為零的控制目的，突破傳統(tǒng)線性滑模系統(tǒng)的狀態(tài)只能漸進(jìn)收斂的限制，選擇非奇異終端滑模面函數(shù)，并設(shè)計相應(yīng)