新型电液负载模拟器摩擦及控制特性研究

《新型电液负载模拟器摩擦及控制特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文新型电液负载模拟器摩擦及控制特性研究RESEARCHONFRICTIONANDCONTROLCHARACTERISTICSOFANEWELECTRO-HYDRAULICLOADSIMULATOR张培哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TP273.2学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文新型电液负载模拟器摩擦及控制特性研究硕士研究生：张培导师：许宏光教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工

2、业大学ClassifiedIndex:TP271.3U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONFRICTIONANDCONTROLCHARACTERISTICSOFANEWTYPEELECTRO-HYDRAULICLOADSIMULATORCandidate：ZhangPeiSupervisor：Prof.XuHongguangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpec

3、iality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要负载模拟器是一种重要的半实物仿真设备，用于模拟飞行器或者导弹舵机在空气动力作用下产生的力矩载荷，其性能决定了复现舵机所受实际力矩的真实程度。因此研制高性能的负载模拟器对国防工业有着较为深远的意义。传

4、统的电液负载模拟器存在无法消除的多余力矩，该力矩会严重影响负载模拟器加载性能。国内外的学者们在抑制多余力矩这一问题上进行了很多研究，但都无法彻底消除多余力矩。在查阅大量文献的基础上，就最大限度地减小或者消除多余力矩这一问题，本文提出了一种基于摩擦加载的电液负载模拟器，该结构采用摩擦力矩对舵机进行主动加载，理论上不会产生多余力矩。本文针对摩擦加载电液负载模拟器结构中存在的问题，提出了解决方案，并验证方案的可行性，主要进行了如下的研究工作：首先，研究了不同形式的摩擦副对产生摩擦力矩稳定性的影响，确定了摩擦副形式

5、及参数。并针对加载样机中出现的摩擦生热导致摩擦表面温升，引起摩擦系数大幅度变化使产生的摩擦力矩不稳定这一问题，本文详细分析了影响摩擦盘温升的主要因素，并借助于热力学仿真软件对摩擦表面的最高温升进行了探讨，设计了理论性能较好的摩擦副。其次，对系统机械结构进行优化，并对系统中的硬件选型进行修改。对加载系统进行了线性化建模，并通过仿真分析系统中时变参数对系统的影响。以尽量减小滑模控制产生的“抖振”为原则，采用趋近律的方式设计了滑模控制器，得出了滑模控制下系统对不同加载信号的响应曲线，并通过与PID控制下的系统进行

6、对比分析，验证了所设计控制器的优越性。然后，在常规滑模控制器的基础上设计了积分滑模控制器、积分滑模自适应控制器和微分加积分滑模自适应控制器等几种改进的控制器，并通过对加载信号跟踪性能的仿真验证了这几种控制器的性能。最后，在单向加载样机上进行了加载实验研究，测试了无加载状态下，由于系统中元器件作用造成的多余力矩及舵机变速运动带来的加载主轴惯性力矩，并与之前的测试结果进行对比分析，验证了结构改进的合理性。同时还将所设计的控制器用于加载系统中进行了加载信号跟踪能力的测试，验证了设计的控制器较PID控制器在提高系统

7、加载性能上的优越性。关键词：电液负载模拟器；摩擦加载；滑模控制；xPC实时快速原型仿真-I-AbstractAbstractLoadsimulatorisatypeofequipmentforhardware-in-the-loopexperiments,whichismainlyusedtogenerateforceortorquetosimulateaerodynamicloadtotestandevaluateactuatorsystems.Itsperformancedeterminestheacc

8、uracyofthesimulatedloadactingonaircraftormissileactuator.Sotodeveloploadsimulatorwithhighperformancehasaprofoundsignificanceonthedefenseindustry.Asatypicalpassiveforceservocontrolsystem,electro-hydraulicloads