摩擦对电动直线负载模拟器的影响及其抑制研究

为抑制摩擦非线性因素对电动直线负载模拟器（ELLS）的影响,采用仿真与实验结合的方法分析摩擦对ELLS的影响。利用遗传算法对系统中的摩擦模型进行辨识,并得出了系统摩擦力与速度的关系;提出了一种摩擦前馈加变增益PID的混合控制方法,摩擦前馈用于消除摩擦对系统的影响,变增益PID用于进一步抑制系统在低速时的相位滞后;进行了对比仿真与实验。仿真分析与实验结果表明：与传统PID控制相比,采用摩擦前馈加变增益PID控制的ELLS加载波形畸变被抑制、加载误差与相位滞后均明显减少;所提出控制方法能够较好地抑制摩擦对ELLS的影响,提高加载精度。     

鱼雷大攻角运动的分叉分析

采用传统的线性化分析方法,不能给出鱼雷失稳现象发生的机理,解释极限环等非线性现象。动力系统理论为鱼雷的非线性特性分析提供了新的工具。本文借助分叉理论,对鱼雷纵向运动非线性特性进行分析,着重研究流体动力参数变化对雷体特性的影响,这对新型鱼雷的设计和操纵性预报是非常重要的。     

弹箭非线性角运动稳定性Hopf分岔分析

为了分析弹箭的角运动稳定性,推导了弹箭的非线性角运动方程组,给出弹箭的非线性角运动Hopf分岔分析方法。以某型火箭弹高原试验为例,选取空气密度作为分岔参数,采用霍尔维茨判据判断了系统的稳定性,并确定了分岔点。由中心流形定理对系统进行降维,计算了Hopf分岔的3阶规范形,并作出了系统的分岔图,分析了分岔参数对极限环摆幅的影响。进行了仿真验证,结果表明,采用分岔分析方法能准确判断系统的稳定性及分析系统的极限环运动。     

电动舵机中的PWM调制方式改进

提出了一种针对无刷直流电机PWM调制方式改进的方案，该方案改善了舵机由于非线性摩擦导致系统的动态和静态性能受很大程度影响的问题。其主要表现为低速时出现爬行现象，高速时有跟踪误差，稳态时有较大的静差或出现极限环振荡等。改进后的PWM调制方式能够有效的克服摩擦对系统性能的影响。     

舵机结构非线性力学特性研究

空空导弹用电动舵机为具有间隙、摩擦等非线性因素的复杂机构,其精确的力学建模技术是空空导弹结构动力学主动设计的关键技术。本文以某型空空导弹电动舵机为实例,采用有限元软件ABAQUS建立舵机系统数字模型,研究了摩擦、间隙及螺纹联接对系统静刚度的影响规律,通过对舵机传动系统静刚度特性的理论分析和试验研究,形成了对具有间隙、摩擦强非线性因素复杂机构的建模和分析方法,为导弹结构动力学的主动分析和设计提供了理论基础。     

导弹起竖系统的仿真研究

为了研究导弹起竖系统的动力学特性,将系统视为刚柔耦合的动力学系统。对系统进行等效抽象简化和受力分析,采用系统仿真软件联合仿真的方法,实现对起竖系统的刚柔耦合动力学仿真。利用仿真结果,对系统中柔性体的运动特性和力学特性进行分析。得到一些对工程设计和优化具有参考价值的结论。     

在轨航天器非线性姿态控制系统稳态特性研究

在轨航天器执行机构一般具有典型的非线性特性,直接影响飞行姿态控制性能。基于姿态控制系统模型,应用相平面分析方法,建立含继电器和时延两类非线性特性的执行机构开关线模型。以开关线模型为基础,根据相轨迹图求解极限环参数,获得姿态控制的稳态特性。仿真结果表明非线性姿态控制系统特性的计算模型和方法正确、有效。     

基于速度观测器的转台伺服控制技术研究

针对实际转台伺服控制系统在低速运行时不能准确提供速度信号的摩擦补偿问题，提出了一种基于速度观测器的模型参考自适应摩擦补偿方法．该方法利用降维观测器在线估计速度信号，并根据该估计信号对系统进行摩擦补偿；在详细地分析了系统误差信号的局部收敛性的基础上，推导出了系统误差局部收敛的充分条件。利用该方法进行了转台内环控制系统的自适应摩擦补偿设计，得到了库仑、粘滞摩擦补偿器，解决了转台低速运行时不能准确得到速度信号的摩擦补偿问题。     

含间隙舵面非线性动力学分析

为了建立含间隙舵面动力学模型,研究系统的非线性动力学行为,分析系统稳定性及参数对其特性的影响,针对含间隙舵二维动力学模型,采用三阶活塞理论建立了含间隙舵非线性气动弹性动力学方程,应用稳定性分析、Hopf分岔理论和数值方法分析系统的非线性颤振特性,根据求解的复特征根研究系统稳定性,根据特征根曲线分析马赫数和间隙对系统稳定性的影响,并通过Runge–Kutta法求解得到的舵面二维颤振常微分方程组,研究不同来流速度条件下的系统动力学响应。结果表明:间隙舵系统存在临界颤振速度,当来流速度达到临界颤振速度时,系统平衡点失稳,变成具有较大幅值的颤振极限环;此外,临界颤振来流速度随马赫数的增加,先增大后减小,随沉浮间隙量的增大而增大,随俯仰间隙量的增大而减小。     

高超声速飞行器空气舵系统耦合特性分析及颤振抑制研究

为了预防高超声速飞行器空气舵系统流、固、热、电、磁等多物理场的耦合作用所引发颤振失稳开展颤振抑制研究,建立了将热环境下舵面结构动力特性、高超声速非定常气动力、舵机环节非线性动力学特性耦合起来的舵机-舵面耦合系统数学模型和颤振特性分析方法;对某舵系统进行了数值分析,研究了热环境、电动舵机设计参数以及指令信号幅值对颤振速度的影响,提出在舵机电流环加入超前滞后环节的颤振抑制措施。仿真结果表明,该方法能有效地提高舵系统的颤振速度。     

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.     

舵机结构非线性因素建模与影响研究

结构非线性因素不可避免存在于舵机系统中,影响实验室内对系统的准确测试。本文就舵机系统中常见的传动间隙、摩擦、齿轮啮合刚度等结构非线性因素建立数学模型,以所得模型为基础进行建模与仿真,根据仿真结果对系统时域响应和振动分析,得到了摩擦和间隙对舵机运动及系统基频的影响。这对提高舵翼系统飞行控制面的有效性和安全性,有一定的工程分析和理论研究意义。     

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。     

火炮俯仰电液伺服系统速度非线性抑制技术研究

火炮俯仰电液伺服系统因其特殊结构存在严重的速度非线性,这一特征不但导致系统在不同角度区间等幅调转时间不同,也严重影响系统的动态跟踪性能。在剖析俯仰电液伺服系统原理基础上,建立俯仰伺服系统运动的数学模型,获取俯仰电液伺服系统的非线性运动规律,提出俯仰电液伺服系统速度非线性的抑制方法,通过引入非线性观测及非线性补偿环节,较好地抑制了俯仰电液系统的速度非线性特性,改善了系统的控制特性。仿真及样机实验结果表明：该方法具有良好的控制效果,可对位置环输出的速度主令到俯仰体旋转速度主令的非线性进行较好的抑制,实现位置环输出的速度主令到俯仰体旋转速度主令的线性化,从而显著改善火炮俯仰电液伺服系统的调转及动态跟踪性能。     

考虑自动机移动的两类机枪动力学模型研究

考虑自动机移动对系统动态特性的影响,是自动武器动力学仿真的难点。采用基于多柔体和非线性有限元方法,给出了两类机枪动力学模型,并对建模方法和模型精度进行分析,得出了对同一物理过程模拟的不同仿真精度的两类模型,非线性有限元更能反映实际发射过程。     

影响仿真转台单通道电液位置伺服系统控制精度的因素探讨

针对采用新型连续回转电液伺肥马达直接驱动的仿真转台单通道电液位置伺服系统,探讨了影响系统控制精度的各相关因素,并着重对系统的稳态误差、马达摩擦特性和反馈元件的安装误差对系统控制精度的影响作了系统的理论分析,并提出了提高系统控制精度的方法和措施。     

坦克全电式炮控系统低速分析和控制

针对坦克全电式炮控系统中存在的非线性摩擦力矩,采用状态变量法和分段线性法分析了其对坦克全电式炮控系统低速性能的影响。结合分析结果,设计了负载观测器,对系统的负载变化进行观测计算,并将观测值引入电流调节器,以补偿由于负载变化对系统造成的影响。仿真和实验表明采用负载观测器能有效减少“爬行”现象,提高系统的低速平稳性能。为改善坦克全电式炮控系统低速性能提供一种可行的设计方案。针对坦克全电式炮控系统中存在的非线性摩擦力矩,采用状态变量法和分段线性法分析了其对坦克全电式炮控系统低速性能的影响。结合分析结果,设计了负载观测器,对系统的负载变化进行观测计算,并将观测值引入电流调节器,以补偿由于负载变化对系统造成的影响。仿真和实验表明采用负载观测器能有效减少“爬行”现象,提高系统的低速平稳性能。为改善坦克全电式炮控系统低速性能提供一种可行的设计方案。     

旋转稳定弹丸非线性角运动吸引域计算方法

为计算旋转稳定弹丸的非线性角运动吸引域，建立了包含几何非线性和气动非线性的弹丸角运动方程。通过分析角运动方程原点及其周围平衡点的性质，将原点分为非唯一稳定平衡点和唯一稳定平衡点两种情况。针对原点为非唯一稳定平衡点情况，根据对称性得到原点的吸引域；针对原点为唯一稳定平衡点情况，通过计算原点处次临界Hopf分岔极限环半径得到其吸引域。以某型155 mm榴弹为例进行仿真验证和分析计算，结果表明：所采用方法能够准确计算原点周围不稳定的极限环，且该极限环就是原点吸引域的边界；马格努斯力矩三次项系数是影响原点吸引域大小的主要因素；在超音速范围内，随弹丸初速增加，原点吸引域先减小、后增大；空气密度越大，原点吸引域越小；移动平台发射的旋转稳定弹丸运动失稳也是由吸引域的影响造成的。     

基于改进LuGre摩擦模型的双旋弹丸固定舵翼滚转位置鲁棒自适应控制算法

针对双旋弹丸舵翼滚转位置系统存在非线性摩擦、不确定性参数以及时变扰动等问题,提出一种基于连续可微LuGre摩擦模型的鲁棒自适应控制策略。以基于永磁同步发电机为电磁执行机构的舵翼滚转位置控制系统为研究对象,建立包含改进摩擦模型的系统非线性数学模型。通过对未建模扰动的上界进行自适应估计,在控制器中设计扰动补偿鲁棒反馈项将其补偿,降低扰动对控制性能的影响。对系统不确定性参数、摩擦状态量进行在线自适应估计,并结合摩擦补偿设计自适应控制律,降低系统对参数不确定性和非线性摩擦的敏感度。通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的全局稳定性。仿真结果表明：该方法能准确地对模型参数、非线性摩擦状态以及扰动进行估计和补偿,具有控制精度高、稳定性好和鲁棒性强等优点。