舵机负载模拟器相平面变PID加前馈补偿控制方法

针对飞行器舵机负载模拟器加载的低精度问题,提出了相平面法变PID加前馈补偿的控制方法。在分析负载模拟器时变性和非线性特性的基础上,建立了负载模拟系统的数学模型,设计了相平面法变PID加前馈补偿的控制算法。仿真和实验结果表明:该方法增加了系统在中、低频段的容错性,适应性和鲁棒性,不仅能提高加载的跟踪精度,还能够适应大的加载力矩范围。     

光电稳定平台自适应摩擦补偿方法

为克服某型光电稳定平台伺服系统中摩擦干扰力矩影响,提升其低速平稳性,设计一种基于模型参考自适应控制(model reference adaptive control,MRAC)方法的摩擦补偿控制器。采用实验数据对Stribeck摩擦模型参数进行近似估计,根据 Lyapunov稳定控制理论设计摩擦补偿控制器,采用 Matlab/Simulink进行仿真试验分析,并将算法在某型系统中实现。实验结果表明：该控制器能有效抑制摩擦干扰对系统带来的不利影响,使低速平稳性能得到较大提升。     

光电稳定平台自适应摩擦补偿方法

为克服某型光电稳定平台伺服系统中摩擦干扰力矩影响,提升其低速平稳性,设计一种基于模型参考自适应控制(model reference adaptive control,MRAC)方法的摩擦补偿控制器。采用实验数据对Stribeck摩擦模型参数进行近似估计,根据Lyapunov稳定控制理论设计摩擦补偿控制器,采用Matlab/Simulink进行仿真试验分析,并将算法在某型系统中实现。实验结果表明,该控制器能有效抑制摩擦干扰对系统带来的不利影响,使低速平稳性能得到较大提升。     

基于LuGre模型的伺服转台自适应反演滑模控制

为降低摩擦力矩对机电伺服转台控制精度的影响,提出了自适应反演滑模控制方法;分析了伺服系统的原理,并应用LuGre模型对摩擦力矩进行了建模;在此基础上结合滑模控制和反演法,提出了自适应反演滑模控制(ABSM)算法;将ABSM控制器与原有的PID控制器进行了仿真对比实验。结果表明:所设计的控制器增强了系统的鲁棒性,大幅提高了控制精度。     

参数自学习PID 算法在电动负载模拟器中的应用

针对电动负载模拟器的舵机主动运动引起的多余力矩会严重影响系统的载荷谱跟踪精度的问题,利用前馈控制对多余力矩进行补偿和抑制,提出并使用一种基于BP神经网络的PID参数自学习控制算法来实现高精度跟踪载荷谱的方法。阐释了电动负载模拟器在被动式加载中多余力矩的产生和影响,基于结构不变性原理,使用前馈控制对舵机速度干扰进行补偿,以抑制多余力矩;在前馈控制抑制多余力矩的基础上,分析传统PID算法和静态BP神经网络在非线性和参数时变条件下存在的局限性,并在舵机干扰的情况下,分别对常值和正弦载荷谱进行仿真测试。仿真结果表明:控制算法使得电动负载模拟器可以准确、快速地跟踪载荷谱,提高了电动负载模拟器的自适应性和鲁棒性。     

基于滑模变结构控制的光电稳定平台控制策略研究

光电跟踪系统在载体运动的过程中会受到各种扰动,对系统的跟踪性能产生不利影响。滑模控制拥有较好的鲁棒性,在工程上容易实现,可考虑运用在这类系统中。使用摩擦反馈并将速度环滑模控制与跟踪环PID控制相结合,可得到一种应用于光电跟踪系统的滑模变结构控制策略,它提升了光电稳定平台的稳定精度,同时具有一定的鲁棒性,能使运行中的系统在外界环境变化时对变化的扰动有一定的适应能力。以二维伺服转台为被控对象设计了滑模控制器,进行仿真实验并与现有基于PID方法的控制方案对比。对比结果表明：在给定扰动下,基于滑模变结构控制策略的光电稳定平台将速度环稳定误差从72″/s降低到了12″/s,均方根从37.0″/s降低到了1.46″/s,提出的滑模变结构控制器对提升光电稳定平台的稳定精度有一定作用。     

基于灰预测模糊PID的随动系统负载模拟器力矩控制研究

为了抑制多余力矩的幅值,提高随动系统负载模拟器加载力矩的控制精度,提出了一种基于灰预测模糊PID的力矩控制器。由灰模型根据力矩传感器测量数值序列的变化趋势,预测加载力矩的未来数值,并以此预测值作为力矩控制器的运算依据。力矩控制器在大误差时采用Bang-Bang控制,小误差时采用模糊PID控制;同时引入伸缩因子,根据误差大小动态调整输入变量的论域,以增强模糊控制器的控制能力。仿真分析和实验结果表明,与传统的PID控制相比,所提出的控制策略能够将多余力矩的幅值进一步削弱接近1/2,可以用于随动系统的动态力矩加载控制。     

电动操纵负荷系统多余力抑制研究

为有效抑制多余力对系统的伺服精度、动态性能和稳定性等指标的影响,提出PID＋前馈补偿复合控制策略的设计思想。阐述电动操纵负荷系统的组成及工作原理,通过对系统的模型建立及仿真分析,深入了解多余力产生的机理及对系统的影响,并以俯仰通道为例,采用阶跃响应和正弦响应进行测试验证。结果表明,该控制策略能有效抑制多余力影响,提高电动操纵负荷系统的力感跟踪精度。     

双电机驱动回转平台随动控制方法及试验

以某型回转平台传动系统为对象,研究双电机驱动回转平台高精度位置控制问题。首先,建立了回转平台状态空间模型;其次,分别研究了回转平台古典PID控制、模糊PID控制和带前馈的PID控制方法;基于虚拟样机联合仿真技术,建立了双电机驱动伺服控制系统联合仿真平台,并进行了联合仿真对比分析;最后,进行了双电机驱动回转平台样机试验研究。研究表明:采用模糊算法能大大改善系统响应的快速性和稳定性;加前馈环节的模糊控制算法可以明显改善回转平台实时跟踪效果。     

坦克全电式炮控系统自适应摩擦补偿控制研究

非线性摩擦力矩会影响坦克全电式炮控系统的低速性能,产生低速"爬行"现象.设计了基于李雅普偌夫定理的模型参考自适应控制,实现对系统摩擦补偿控制.自适应摩擦补偿控制可以计算炮控系统中摩擦模型的变化,能克服由于非线性摩擦参数的不确定性对系统造成的影响.仿真和试验表明:采用模型参考自适应控制,能够有效地改善系统速度较低时存在的"爬行"现象,提高系统的低速性能.     

成型炸药滑动摩擦系数的测试与修正

为研究动摩擦系数对于成型炸药摩擦点火的影响,利用自行设计的基于落锤的摩擦测试系统,以8701压装成型炸药为研究对象,研究了不同压力环境下成型炸药与45号钢之间的动摩擦系数。试验结果表明,当界面压力由1 MPa升高到10 MPa时,动摩擦系数将由0.28降低至0.10,说明动摩擦系数具有压力相关性。基于试验结果,提出了该炸药的摩擦系数计算模型。通过LS-DYNA二次开发,添加了试验所得摩擦系数计算模型,对8701炸药滑道试验进行了摩擦点火热力化耦合数值模拟。计算结果表明,修正的摩擦系数计算模型会延长炸药点火延迟时间,提高临界点火速度和临界点火温度,也说明考虑了压力相关性的摩擦系数计算模型对于研究成型炸药的摩擦点火问题有重要意义。     

序列堆积杆状药床微细孔道相间阻力特性研究

为了进一步提升火炮发射弹丸的炮口动能,传统粒状药由于其装填条件的制约,在很大程度上无法满足现代火炮的需求。杆状药以其优异的装填性能得到了广泛的关注,采用杆状药以序列形式进行装填,可以有效调高火药装填密度。对于花边形的多孔杆状药,为更好研究其内弹道性能,采用仿真计算分析其燃烧性能,此过程需要大量辅助方程以保证计算结果的准确性。其中,燃气在序列堆积杆状药床微细孔道内流动的阻力系数是两相流内弹道的重要参数。利用实验装置分别完成氮气在杆状药内孔、花边间隙及装填药床流动的阻力特性实验研究,测量孔道进出口压降以及流量,总结出相间阻力系数f与雷诺数Re与间的关系。在同等条件下,使用Fluent仿真软件对氮气在微细孔道的流动特性进行计算分析,与实验结果吻合较好。在验证此模型的合理性后,将氮气更换为杆状药燃烧生成的火药燃气,结果表明:随着雷诺数Re增大,阻力系数f不断降低,可以拟合出相应的无量纲关系式f(Re),为两相流内弹道计算提供基础。     

发射药颗粒间摩擦系数测定及其对装填密度的影响

为测量发射药颗粒间的摩擦系数并探究其对装填密度的影响,以表面涂有石墨的发射药颗粒为研究对象,采用传统的斜面仪来测量静摩擦系数; 对于滚动摩擦系数的测定,基于离散单元法,模拟发射药颗粒堆积过程,得到模拟堆积角与滚动摩擦系数间的线性拟合方程,再基于实验所测堆积角进行参数标定获取参数值,二次拟合结果说明该参数测定方法可行。模拟结果表明,堆积角随着滚动摩擦系数的增大而增大。通过模块装填模拟,探究摩擦系数对装填密度的影响,结果表明,随着摩擦系数的增大,模块所装发射药的颗粒数越小,装填密度越小,说明摩擦系数对模块装填密度的影响是一个不可忽略的因素。     

含摩擦环节伺服系统的分析与控制补偿

基于小脑模型关联控制器(CMAC)网络的智能摩擦补偿方法,设置权值向量为零向量,系统由常规控制器进行控制.其输出控制量随网络不断学习训练,经CMAC产生的输出值逼近系统跟踪期望状态所需值.并采用正弦信号数值仿真,对模型转台伺服系统进行扫频测试,根据相频特性拟合传递函数,得到被控系统模型.结果证明CMAC可通过在线自学习感知系统中摩擦力矩的变化情况,进行适当补偿.     

高硅铝合金缸套材料摩擦磨损性能研究

采用坦克专用机油,分别加载100N、200N、800N,在不同时间条件下进行喷射沉积高硅铝合金与军用大功率发动机钢缸套材料的对比摩擦学性能试验、模拟发动机工况条件的摩擦配副试验．结果表明,高硅铝合金比钢缸套材料具有更优越的摩擦学性能．高硅铝合金的摩擦学机制分析表明,软基体上分布的高硬度质点相具有决定性作用,摩擦发生时高硬度质点相起到耐磨与支撑作用,软基体磨下的凹坑具有储油与润滑作用．磨痕分析表明,高硅铝合金中的高硬度质点能将42MnCr52钢基表面磨出划痕,证明了高硅铝合金中高硬度质点相的摩擦学作用．     

基于Stribeck模型的舰炮伺服系统摩擦力矩补偿

舰炮伺服系统中,摩擦和间隙等非线性因素是提高系统性能的主要障碍。为了提高系统的低速平稳性和控制精度,对基于 Stribeck 模型的舰炮伺服系统进行摩擦力矩补偿研究。分析研究摩擦特性对舰炮伺服系统低速性能的影响,在Matlab/Simulink环境下搭建伺服系统模型,选择Stribeck摩擦模型对伺服控制系统进行摩擦补偿试验,并与不含摩擦的理想系统进行仿真对比。仿真结果表明：Stribeck摩擦模型可以较好地描述出摩擦环节对舰炮伺服系统的影响,验证了理论分析的正确性,为控制系统的工程设计提供了依据。     

预紧力与装配偏差对航天轴承摩擦力矩的影响研究

针对低速、轻载航天轴承的摩擦力矩,建立了固体润滑航天轴承摩擦力矩的数学模型。结合拟静力学建立轴承受力平衡方程,研究径向装配位置偏差引起钢球受载变化情况,分析了轴向预紧载荷与径向装配位置偏差对航天轴承摩擦力矩的影响规律。研究结果表明：弹性滞后摩擦力矩、微滑动摩擦力矩和自旋摩擦力矩都随着轴向预紧载荷、径向偏载荷增加而增大;在轴向预紧载荷作用下,摩擦力矩组成分量中的弹性滞后摩擦力矩和自旋摩擦力矩增长趋势为下凸,微滑摩擦力矩增长趋势为上凸;而在径向位置偏差引起的径向偏载荷作用下摩擦力矩组成分量增长趋势为上凸;微滑动摩擦力矩和弹性滞后摩擦力矩为航天轴承摩擦力矩的主要组成部分;轴向预紧载荷和径向偏载荷导致摩擦力矩随其增加而增加,其中对差动摩擦力矩的影响作用最为显著,对弹性滞后摩擦力矩的影响次之,对自旋摩擦力矩的影响最弱。