直升机燃油系统地面全模拟试验台中转台控制系统的研究

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1、总第161期2010年第1期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．161No．12010文章编号：1673·1220(2010)01-034-06直升机燃油系统地面全模拟试验台中转台控制系统的研究吴燕燕，罗铁苟，郭芳，黄杰(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要为提高直升机燃油系统地面模拟试验台中转台控制系统的控制品质，分析了现有控制系统，提出了从硬件和软件两方面进行改进的方案，重点阐述了控制系统结构改进、模糊控制器的设计等关键技术。关键词地面模拟试验；模糊控制；转台中图分类号：V228．1；V216．7文献标识码：AResearchofTurnta

2、bleControlSysteminHelicopterFuelSystemGroundSimulationTestRigWUYanyan，LU0Tiegou，GUOFang，HUANGJie(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractInordertoimprovecontrolqualityofturntablecontrolsysteminhelicopterfuelsystemgroundsimulationtestrig，analyzethecurrentcontr

3、olsystem，advanceimprovedschemeaboutthehardwareandthesoftware，siveemphasestoexpoundkeytechnol，thatareimprovementofstructureofcontrolsystem，designoffuzzycontroland80on．Keywordsgroundsimulationtest；fuzzycontrol；turntable1前言二自由度转台是直升机燃油系统地面全模拟试验中的关键设备，将试验对象油箱安装于内框中，通过转动内外框来模拟直升机在飞行过程中油面角的变化。它是一个转动惯量达

4、到几十万kgm2的低转速大负载运动设备。在试验过程中，油箱内燃油重心的变化造成内外框转台的转动惯量变化较大，系统具有显著的不确定性、时变性和非线性。由于二自由度转台液压驱动系统流量较小，液压控制采用阀控方式，以往本转台在软件上采用传统的控制方法即直接比较控制，相当于PID控制中的P控制，它的优点是控制方法简单，参数单一，程序运行速度快，易于编程和调试；缺点是鲁棒性差，判断的语句过多，动态控制性能不佳，所以必须采用一种适合转台系统的控制方法。本文通过分析现有控制系统软、硬件，提出了从硬件和软件两方面进行改进的方案，采用的控制方法为模糊控制。2控制结构的改进二自由度转台的姿态模拟由计算机控制

5、内框和外框的转动来实现。内框和外框是各自独立的，它收稿日期：2009．05．19作者简介：吴燕燕(1976-)，女，工程师，主要研究方向：计算机控制及其仿真技术。2010年第l期吴燕燕，罗铁苟，郭芳，等：直升机燃油系统地面全模拟试验台中转台控制系统的研究·35·们的结构原理完全相同，只是各自的性能指标不同，系统组成包括：工控机，带有集成功能的电磁换向阀，液压马达，角度测量仪，角位移传感器。本文以外框为例，阐述转台控制系统结构的改进。图1为改进前的控制原理框图。图1中的系统反馈回路由角度反馈校正回路和角度测量反馈回路组成。角度反馈校正回路在本系统中主要有以下作用：1)起到安全保护作用，当控

6、制计算机输出较大的电压值时，经过角度测量环节比较后电压值变小，使得输出到比例阀的电压不会很大；2)起到平衡干扰的作用，由于液压系统本身原因，系统会有微小不确定的干扰，角度反馈校正回路能增加系统的稳定性。但在实际的试验中，也发现此控制系统存在一些不足之处，根据对试验数据的分析得出：系统的滞后时间较长(为3s)，调节时间也较长，系统超调量大。分析其原因：1)为了防止出现大的超调，输出的控制量变化较小，由此延长了调节时间；2)液压驱动系统和角度反馈校正回路产生了时间延迟；3)在给定控制角度很小情况下，系统还能产生较大超调量则是由于角度反馈校正回路反应速度慢，形成累积误差。给藿jO一磊计恒赢司吓

7、硎枭口r一角位移传感器角度测量圈1改进前的控制原理框图通常的液压马达位置伺服系统的反馈回路由速度反馈回路和角度反馈回路组成，速度反馈回路起反馈校正的作用，它可以提高系统的刚度，减小回路内元件参数变化的影响，如伺服阀增益的变化、伺服阀的零漂等。此外还可以减小回路内死区、间隙和滞环等非线性影响，起到改善系统性能的作用。其缺点是提高系统的价格和复杂性。本系统拟采用角度测量回路，系统的控制完全由计算机来实现，使得系统控制为纯数字化伺服控制；