基于內(nèi)部壓力反饋的負載模擬器多余力矩抑制策略研究.pdf

1、電液負載模擬器(Electro-hydraulic load simulator)是一種地面半實物仿真設(shè)備，用來模擬飛行器舵機所受的各種空氣動力力矩載荷譜，從而檢測舵機驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)性能指標，其對國防工業(yè)具有重要意義。電液負載模擬器是典型的被動式力(矩)伺服控制系統(tǒng)，其最終控制目標就是在大回路仿真中準確、快速地復(fù)現(xiàn)任意的載荷譜信號。仿真過程中，舵機的主動運動會對與其固連在一起的加載系統(tǒng)產(chǎn)生一種多余力矩干擾作用，而且這種干擾作用具有強度大

2、、時時存在、隨舵機運動狀態(tài)連續(xù)變化的特點，嚴重影響了負載模擬器的性能，使得加載系統(tǒng)難以實現(xiàn)其最終控制目標。因此，如何抑制和消除多余力矩就成了負載模擬器的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文建立了電液負載模擬器的數(shù)學(xué)模型，分析了多余力矩的產(chǎn)生機理及特性；分析了相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)與系統(tǒng)控制性能、多余力矩之間的關(guān)系；研究了加載系統(tǒng)的各項動靜態(tài)特性。本文總結(jié)了國內(nèi)外對電液負載模擬器的多余力矩抑制方法，分析了比較成熟的結(jié)構(gòu)不變性原理在消除多余力矩方面的優(yōu)缺點，并在此基礎(chǔ)

3、上提出了新的改進方法。由于位置傳感器安裝上的原因，總會存在間隙滯后，因此得到的速度信號會有較大的誤差，使得理論上能夠完全消除多余力矩的結(jié)構(gòu)不變性原理在實際應(yīng)用時并不能達到很好的抑制效果。本文提出的內(nèi)部壓力反饋法，將加載系統(tǒng)馬達兩腔壓力之差作為反饋量，進行反饋控制。該量容易測量，不存在安裝間隙滯后問題；同時，由于加載系統(tǒng)的被動特性，舵機的運動干擾首先引起加載系統(tǒng)的力矩變化，該力矩變化與加載馬達輸出力矩之差推動加載系統(tǒng)跟隨舵機運動，提前反饋

4、該量，可以提高加載系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減少系統(tǒng)滯后。結(jié)合本文所建立的數(shù)學(xué)模型，提出了針對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變性原理的另一改進方法，即利用舵機伺服閥的控制信號進行速度同步控制。該方法避免了直接使用舵機速度信號進行前饋控制，從而避免了由于測量舵機位置信號所引入的誤差，提高了控制性能，從仿真結(jié)論及實驗結(jié)果看能有效抑制多余力矩。在電液負載模擬器原理樣機上進行了實驗研究。對加載系統(tǒng)進行性能實驗；驗證了內(nèi)部壓力反饋法和利用舵機伺服閥控制信號進行速度同步控制這兩