基于內(nèi)部壓力反饋的負(fù)載模擬器多余力矩抑制策略研究.pdf

1、電液負(fù)載模擬器(Electro-hydraulic load simulator)是一種地面半實(shí)物仿真設(shè)備，用來(lái)模擬飛行器舵機(jī)所受的各種空氣動(dòng)力力矩載荷譜，從而檢測(cè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)，其對(duì)國(guó)防工業(yè)具有重要意義。電液負(fù)載模擬器是典型的被動(dòng)式力(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(hào)。仿真過(guò)程中，舵機(jī)的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)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，而且這種干擾作用具有強(qiáng)度大

2、、時(shí)時(shí)存在、隨舵機(jī)運(yùn)動(dòng)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，如何抑制和消除多余力矩就成了負(fù)載模擬器的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本文建立了電液負(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(dòng)靜態(tài)特性。本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)電液負(fù)載模擬器的多余力矩抑制方法，分析了比較成熟的結(jié)構(gòu)不變性原理在消除多余力矩方面的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)

3、上提出了新的改進(jìn)方法。由于位置傳感器安裝上的原因，總會(huì)存在間隙滯后，因此得到的速度信號(hào)會(huì)有較大的誤差，使得理論上能夠完全消除多余力矩的結(jié)構(gòu)不變性原理在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并不能達(dá)到很好的抑制效果。本文提出的內(nèi)部壓力反饋法，將加載系統(tǒng)馬達(dá)兩腔壓力之差作為反饋量，進(jìn)行反饋控制。該量容易測(cè)量，不存在安裝間隙滯后問(wèn)題；同時(shí)，由于加載系統(tǒng)的被動(dòng)特性，舵機(jī)的運(yùn)動(dòng)干擾首先引起加載系統(tǒng)的力矩變化，該力矩變化與加載馬達(dá)輸出力矩之差推動(dòng)加載系統(tǒng)跟隨舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，提前反饋

4、該量，可以提高加載系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減少系統(tǒng)滯后。結(jié)合本文所建立的數(shù)學(xué)模型，提出了針對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變性原理的另一改進(jìn)方法，即利用舵機(jī)伺服閥的控制信號(hào)進(jìn)行速度同步控制。該方法避免了直接使用舵機(jī)速度信號(hào)進(jìn)行前饋控制，從而避免了由于測(cè)量舵機(jī)位置信號(hào)所引入的誤差，提高了控制性能，從仿真結(jié)論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果看能有效抑制多余力矩。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(duì)加載系統(tǒng)進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)；驗(yàn)證了內(nèi)部壓力反饋法和利用舵機(jī)伺服閥控制信號(hào)進(jìn)行速度同步控制這兩