基于改进的速度同步控制的电液负载模拟器

《基于改进的速度同步控制的电液负载模拟器》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、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnauticaSinicaSep．252012V01．33No．91717-1725ISSN1000-6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaaedu．C13文章编号：1000—6893(2012)09—1717-09基于改进的速度同步控制的电液负载模拟器汪成文，焦宗夏*，罗才瑾北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室，北京100191摘要：对地面半实物加载仿真实验中存在的“多余力”问题进行分析和研究。首先建立了电液加载

2、系统的数学模型，提出“多余力干扰系数”的概念，并给出定义方法。利用多余力干扰系数对多余力“成分”进行定量分析，理论分析传统“速度同步控制”抑制多余力的机理以及存在的问题，并提出了改进方法。在传统“速度同步控制”的基础上，提出利用舵机和加载系统的速度差对“多余力”进行二次抑制。实验结果验证了改进方案的有效性。基于改进方法，电液负载模拟器取得了理想的动态加载效果，“多余力”抑制能力较传统的“速度同步控制”方法提高了25％以上。关键词：负载模拟器}多余力矩；速度同步；干扰系数；同步马达；半实物仿真中图分类号：V242文献标识码：A作

3、为地面半实物仿真的关键设备，负载模拟器的主要功能是在实验室中复现飞行器飞行过程中舵面受到的空气动力载荷，目的是验证飞控系统的控制参数，考核舵机系统的带载性能。负载模拟器的成功应用不但可以缩短飞行器的研制周期、降低研制成本，而且可以提高飞行器研制的成功率[1。2]。根据动力源不同，负载模拟器可分为液压式、电动式和气动式3种口]。电液负载模拟器具有功率密度大，响应速度快、电磁兼容性好等优点而得到广泛的研究和关注。因此，研究高精度的电液负载模拟器具有重要的现实和战略意义。地面加载实验要求尽可能准确，只有这样半实物仿真的实验数据才有参

4、考意义。然而，影响加载精度的因素有很多，比如摩擦、液压系统固有的非线性特性等[4j，但制约加载精度最重要的因素是舵机运动所引起的干扰，即所谓的“多余力”问题[5]。“多余力”是由负载模拟器的工作方式决定的，加载马达与舵机轴刚性连接，加载系统要对运动中的舵机进行加载，舵机的运动对加载系统造成强烈干扰。针对如何抑制“多余力”这个课题，国内外学者开展了深入、广泛地研究。文献[6]～文献[8]提取舵机速度作为补偿信号，基于前馈补偿思想，对多余力进行补偿。文献[9]针对方程式赛车研制了结构强度测试系统，虽然赛车本身没有主动运动，但考虑加

5、载时赛车结构变形较大，为加载系统设计了基于扰动观测器的鲁棒控制器。控制器设计过程中也用到了加载对象的速度信号，本质上也是一种到用被加载对象速度进行补偿的方法。文献[10]和文献[11]研究了舵机系统与加载系统连接刚度对多余力的影响。文献[12]和文献[13]探讨了系统惯量对多余力的影响。文献[14]～文献[16]设计了一种结构新颖的加载马达，提出了一种新的电液加载结构，在加载马达与基座之间引入一个位置同步马达，收稿日期：2011—12—19；退修日期：2012—04—26；录用日期：2012—05-31；网络出版时间：2012

6、-06·2115：12网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20120621．1512002．hlmI基金项目：国家杰出青年科学基金(50825502)*通讯作者Tel：010-82338938E-mail：zxjiao@buaa．edu．cn戮耀格武lWangCW，JiaoZX，LuoCJ．Animprovedvelocitysynchronizationcontrolonelectro—hydraulicloadsimulatorActaAeronauticaetAstrona

7、uticaSinica，20t2．33(9)：1717—1725．汪成交。焦宗蔓，罗才瑾．基f改进的速痍霹步控糕的电蘸负载模拟器航空学撮，2012，33(9)：17{7—1725．航空学报,Sop．252012V01．33No．9位置同步马达的转子和加载马达的定子连接，从而使加载马达处于“悬浮”状态。位置同步马达作为角度伺服系统，接受与舵机系统相同的位置指令，和舵机系统同步运动，使原来由加载马达承担的加载和运动任务分别由加载马达和位置同步马达来承担，从而减小多余力。文献[17]利用同步马达和加载马达的速度差进行前馈，实现多余力

8、的二次补偿。文献[187和文献[193研究了QFT在电液加载系统中的应用。文献[20]和文献[21]为电液加载系统设计了模糊PID控制器，但文献[203和文献[21]仅仅考虑了电液加载系统的非线性以及参数不确定性引起的干扰，并没有针对“多余力”问题进行讨论。文献[223提出将