基于内部压力反馈负载模拟器多余力矩抑制策略的研究 (1)

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1、国内图书分类号：TP273国际图书分类号：681.5工学硕士学位论文基于内部压力反馈的负载模拟器多余力矩抑制策略研究硕士研究生：韩冰导师：赵克定教授申请学位：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONSTRATEGIESOFRESTRAININGSURPLUSTORQUEINELECTRO-HYDRAULICLOADSIMULATORBASEDONIN

2、TERIORPRESSUREFEEDBACKPRINCIPLECandidate:HanBingSupervisor:Prof.ZhaoKedingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechatronicEngineeringAffiliation:SchoolofMechatronicEngineeringDateofDefence:July,2007Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology-哈尔滨工业大学硕士毕业论文摘要电液负

3、载模拟器（Electro-hydraulicloadsimulator）是一种地面半实物仿真设备，用来模拟飞行器舵机所受的各种空气动力力矩载荷谱，从而检测舵机驱动系统的技术性能指标，其对国防工业具有重要意义。电液负载模拟器是典型的被动式力（矩）伺服控制系统，其最终控制目标就是在大回路仿真中准确、快速地复现任意的载荷谱信号。仿真过程中，舵机的主动运动会对与其固连在一起的加载系统产生一种多余力矩干扰作用，而且这种干扰作用具有强度大、时时存在、随舵机运动状态连续变化的特点，严重影响了负载模拟器的性能，使得加载系统难以实现其最终控制目标。因此，如何抑制和消除多余力矩就成了负载模拟器的

4、关键技术问题。本文建立了电液负载模拟器的数学模型，分析了多余力矩的产生机理及特性；分析了相关结构参数与系统控制性能、多余力矩之间的关系；研究了加载系统的各项动静态特性。本文总结了国内外对电液负载模拟器的多余力矩抑制方法，分析了比较成熟的结构不变性原理在消除多余力矩方面的优缺点，并在此基础上提出了新的改进方法。由于位置传感器安装上的原因，总会存在间隙滞后，因此得到的速度信号会有较大的误差，使得理论上能够完全消除多余力矩的结构不变性原理在实际应用时并不能达到很好的抑制效果。本文提出的内部压力反馈法，将加载系统马达两腔压力之差作为反馈量，进行反馈控制。该量容易测量，不存在安装间隙滞

5、后问题；同时，由于加载系统的被动特性，舵机的运动干扰首先引起加载系统的力矩变化，该力矩变化与加载马达输出力矩之差推动加载系统跟随舵机运动，提前反馈该量，可以提高加载系统的响应速度，减少系统滞后。结合本文所建立的数学模型，提出了针对传统结构不变性原理的另一改进方法，即利用舵机伺服阀的控制信号进行速度同步控制。该方法避免了直接使用舵机速度信号进行前馈控制，从而避免了由于测量舵机位置信号所引入的误差，提高了控制性能，从仿真结论及实验结果看能有效抑制多余力矩。在电液负载模拟器原理样机上进行了实验研究。对加载系统进行性能实验；验证了内部压力反馈法和利用舵机伺服阀控制信号进行速度同步控制

6、这两种方法的有效性，并对内部压力反馈法与传统结构不变性原理进行了比较分析。关键词电液负载模拟器；多余力矩；内部压力反馈；速度同步控制-I-哈尔滨工业大学硕士毕业论文AbstractElectro-hydraulicloadsimulatorisaHardware-in-the-loopsimulationequipmentonground.Itisappliedtocheckthequalificationofrudderdrivingsystembysimulatingaerodynamicloadspectrumtotheflightdevicerudder.Theref

7、ore,itissignificanttonationaldefenseandmilitaryindustry.Electro-hydraulicloadsimulatorisatypicallypassiveforce(torque)servocontrolsystem,thefinalcontrolobjectiveisrecurrentrandomloadspectrumfastandcorrectlyingeneralloopsimulation.Whilesimulation,activemo