液壓仿真轉(zhuǎn)臺同步控制器定量反饋設(shè)計方法研究.pdf

1、液壓飛行仿真轉(zhuǎn)臺是具有重要經(jīng)濟(jì)價值和國防戰(zhàn)略意義的高技術(shù)設(shè)備，常用在待測部件質(zhì)量重、尺寸大，且加速度性能要求高的半實物仿真實驗中。它可以在實驗室條件下模擬飛行器在空中飛行姿態(tài)和動力學(xué)特性，以檢測飛行器的傳感器件、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備的性能，為飛行器設(shè)計提供參考。其性能直接關(guān)系到飛行器仿真結(jié)果的逼真度。在液壓飛行仿真轉(zhuǎn)臺設(shè)計中，為了增加框架組件結(jié)構(gòu)剛度和保證框架結(jié)構(gòu)與所受到的負(fù)載對稱，轉(zhuǎn)臺框架通常采用雙液壓馬達(dá)直接同步驅(qū)動方案。該結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計方案的運用在提高仿真轉(zhuǎn)臺性能的同時，也帶來了雙液壓馬達(dá)同步控制的問題。因此研究液壓仿真轉(zhuǎn)臺雙液壓馬達(dá)同步驅(qū)動系統(tǒng)在各種同步控制方案下的相互作用模型以及相應(yīng)同步控制方案下的同步控制器設(shè)計方法具有非常重要的實際意義。
　　在查閱國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，本文綜述了液壓同步驅(qū)動技術(shù)研究發(fā)展?fàn)顩r和基本控制原理，概述了閉環(huán)同步驅(qū)動控制策略以及定量反饋理論(QFT)研究進(jìn)展，確定了本文的主要研究方向。
　　文中建立了在各種同步控制方

3、案下的雙液壓馬達(dá)同步驅(qū)動系統(tǒng)相互作用機(jī)理模型。首先建立了雙液壓馬達(dá)同步驅(qū)動動力機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型；在此基礎(chǔ)上，分別推導(dǎo)了雙液壓馬達(dá)同步驅(qū)動系統(tǒng)在等同式、交叉耦合式和主從式同步控制方案下有機(jī)械耦合和無機(jī)械耦合時的閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣，并提出了以定量反饋理論多輸入多輸出系統(tǒng)穩(wěn)定性定理為基礎(chǔ)的交叉耦合式同步控制穩(wěn)定性判別條件，以及同步誤差時域性能指標(biāo)和頻域性能指標(biāo)相互轉(zhuǎn)換公式。
　　針對仿真轉(zhuǎn)臺單通道伺服系統(tǒng)控制器設(shè)計問題，文中提出了基于數(shù)值

4、模型和參數(shù)模型的控制器定量反饋設(shè)計方法，以及功率譜估計閉環(huán)間接辨識方法?；跀?shù)值模型的控制器定量反饋設(shè)計方法以功率譜估計閉環(huán)間接辨識方法得到的單通道系統(tǒng)在給定工作點范圍內(nèi)的頻域數(shù)值模型為研究對象，結(jié)合定量反饋理論進(jìn)行控制器設(shè)計。實驗驗證表明該方法可以精確整定出滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)的控制器參數(shù)?；趨?shù)模型的控制器定量反饋設(shè)計方法以由系統(tǒng)不確定性導(dǎo)致的頻率特性最大最小邊界作為設(shè)計對象，以使系統(tǒng)頻率特性的最大最小邊界始終位于性能指標(biāo)邊界范圍內(nèi)為

5、目標(biāo)，用定量反饋設(shè)計方法設(shè)計控制器。仿真結(jié)果表明該方法設(shè)計出的控制器可以滿足整個工作點范圍內(nèi)系統(tǒng)性能指標(biāo)要求。
　　針對仿真轉(zhuǎn)臺雙液壓馬達(dá)同步驅(qū)動問題，文中提出了同步控制器定量反饋設(shè)計方法，并用該方法對基于參數(shù)模型和數(shù)值模型的雙馬達(dá)同步系統(tǒng)進(jìn)行了同步控制器設(shè)計?；趨?shù)模型的同步控制器設(shè)計中研究了雙馬達(dá)同步系統(tǒng)在等同式、交叉耦合式和主從式同步控制方案下的同步控制器設(shè)計問題。仿真結(jié)果表明等同式和交叉耦合式同步控制器可以滿足仿真轉(zhuǎn)臺嚴(yán)

6、苛的性能指標(biāo)要求，而主從式同步控制器只能滿足同步性能指標(biāo)要求。基于數(shù)值模型的同步控制器設(shè)計則進(jìn)行了立式液壓仿真轉(zhuǎn)臺中框雙液壓馬達(dá)同步驅(qū)動系統(tǒng)在等同式和交叉耦合式同步控制方案下的同步控制器設(shè)計研究。
　　最后用所設(shè)計出的等同式和交叉耦合式同步控制器在實驗室三軸飛行仿真轉(zhuǎn)臺中框上進(jìn)行了實驗研究。文中分別對等同式同步控制系統(tǒng)和交叉耦合式同步控制系統(tǒng)的頻寬性能、同步性能和低速性能進(jìn)行了實驗驗證。實驗結(jié)果表明兩種控制方案下系統(tǒng)都能夠滿足頻寬