电动负载模拟器的建模与混合校正策略.pdf

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1、试验研究现代制造工程2010年第4期电动负载模拟器的建模与混合校正策略‘吴金波1，李绍安1，李维嘉1，尹周平2(1华中科技大学船舶与海洋工程学院，武汉430074；2华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉430074)摘要：为拓展舵机负载模拟器的频宽，构建采用力矩、电流双闭环控制策略的伺服系统，在分析负载模拟器工作原理的基础上，建立该电动负载模拟器的数学模型，扫频试验验证该数学模型的有效性。基于系统的频率特性分析，提出采用极点配置和前馈补偿的混合校正策略，仿真和试验结果表明，该校正策略能显著改善系统的静态加载性能，系统频宽可达10Hz，

2、静态加载精度可限制在10％以内。关键词：负载模拟器；极点配置；前馈补偿中图分类号：’m132文献标识码：A文章编号：167l—313312010)04—_0005—06Modelingandmi】

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6、l锄egyc柚imp彤vetllestatickmdillgperfbⅡn锄ce胡砘tiVely．Theban艄dtll0ftlIesys-l嘲咖beupto15Hzwidlastaticcon咖lpreci8i∞oflO％．Keywo—b：loadsimulator；poleplacement；fb础brward咖peIIsati∞0引言舵机负载模拟器是模拟鱼雷在水中运动过程期间舵面所受水动力力矩的加载装置。其目的是在半实物仿真过程中，给参试舵机施加力矩，在实验室条件下复现鱼雷的舵面在水中所受的各种载荷，从而检测其舵机驱动系统的技术性能指标，将传

7、统的自破坏性全实物试验转化为实验室条件下的预测性研究，以达到缩短研制周期，节约研制经费，提高可靠性和成功率的目的。目前，国内外研制的各种负载模拟器大都是采用液压马达作为执行机构的电液伺服控制系统[1t2J。随着交直流伺服技术的发展，对小转矩范围内应用的负载模拟器和直流伺服电动机控制技术，在负载模拟器中获得越来越多的应用∞剖。它避免了电液伺服系统的缺点，又充分发挥了电动机伺服系统的优势，降低了成本，方便维护。从目前发表的相关文献来看，大多数学者采用力矩单闭环控制的力矩电动机构建负载模拟器，主要围绕电动负载模拟器多余力矩的产生机理及抑制技术展开研究。采

8、用单闭环的力矩加载系统可以在保证系统稳定的前提下实现力矩跟踪，但是，如果对系统的动态加载性能要求较高，例如要求舵机快速启／制动，力加载频率较高时，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能随意地控制电流的动态过程。而对采用力矩、电流双闭环控制的力矩电动机所组成的负载模拟器，虽可以拓展系统频宽，但由于其本身阻尼偏低，系统稳定性较差，迫切需要采用一定的校正策略以改善系统控制·国家863计划资助项目(2006从092203)；国家杰出青年基金资助项目(50625516)5现代制造工程2010年第4期试验研究性能。目前关于此方面的研究工作还相

9、对较少，本文围绕本课题组研制的力矩电动负载模拟器存在的问题展开研究，提出采用极点配置和前馈补偿的混合校正策略，有效改善了系