电动负载模拟器的同步控制研究

提出电动负载模拟器一种新的控制策略,目的是解决舵机运动带来的强扰动致使电动负载模拟器的跟踪速度和精度下降的问题。方法是在进行力矩控制的同时,将舵机和电动负载器的运动信息引入到控制系统中,使加载电机在进行力矩跟踪的同时同步跟踪舵机运动。仿真和试验结果表明:该方法使得闭环系统的静差小于1%,并且其正弦响应在12Hz时的幅差小于10%,相差小于10°。因此,该策略可以满足目前电动负载模拟器的工程使用需求。     

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。     

导弹舵机与模拟负载系统间力矩的动态不平衡及其修正方法

飞行模拟器中的导弹舵机与模拟负载系统之间，存在协调控制问题。当舵机力矩与负载力矩不能动态平衡时，需要进行修正，实现全局最优化。本文分析了载荷谱指令务必与舵机（主导子系统）力矩协调平衡的理由，提出修正方法和判断依据，有助于解决平稳地给舵面动态加载的问题。     

弹簧杆刚度对电动负载模拟器的性能影响研究

弹簧杆刚度是影响电动负载模拟器加载精度和快速性的重要因素。文中介绍了电动负载模拟器的结构组成，并基于电动负载模拟器数学模型，从电动负载模拟器控制器参数、加载动态性能和多余力矩的影响三个方面研究分析了弹簧杆刚度变化对系统性能的影响。计算结果表明弹簧杆刚度增大会导致系统快速性降低、多余力矩增加，所以工程应用时一般选取弹簧秆刚度略大于系统最大加载梯度即可。     

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。     

火箭发动机喷管伺服机构负载模拟系统设计与实验

针对火箭发动机喷管伺服机构的半物理仿真需要,设计一种可对惯性负载、摩擦力矩负载、弹性力矩负载、伺服机构安装刚度进行模拟的电液负载模拟系统。依据伺服机构负载特点,由机械的方式实现惯性负载、摩擦负载以及安装刚度的模拟,由阀控伺服马达实现弹性力矩的模拟;分别建立伺服机构系统和马达加载系统的数学模型,并为马达加载系统设计基于速度前馈补偿和力矩前馈的控制系统;进行负载模拟器的现场实验,实验结果表明,各种加载负载满足精度要求,验证了负载模拟器设计的合理性和实用性,以及控制策略的有效性。     

舵机加载测试系统扰动补偿方法研究

针对舵机运动对加载测试系统输出力矩的扰动作用,基于加载测试系统简化数学模型,比较研究转矩扰动补偿和转矩干扰综合补偿两种方式.在不改变系统结构前提下,分别将检测到的舵机和电机速度信号经补偿环节反馈到电机输入端,以消除扰动影响.仿真表明,第2种方式性能更优,引入PID反馈后能进一步提高系统性能.     

助飞鱼雷舵负载对电动舵回路系统性能影响

针对助飞鱼雷铰链力矩时变且变化范围大的特点，设计了符合产品要求的电动舵回路系统，建立了该系统的数学模型。根据一条典型标准弹道，计算出铰链力矩的变化规律，施加在电动舵回路系统上，通过数学仿真方法开展舵负载对电动舵回路系统的性能影响研究。利用MATLAB／Simulink工具进行了数学仿真试验，得出了舵机工作在非线性区，如果发生反操纵现象，对舵回路系统的过渡过程影响很大，甚至会引起系统发散。其研究结果对控制半实物仿真方法研究、舵回路系统设计、调试以及随动式舵负载模拟器的设计与研制具有指导意义。     

电动舵机鲁棒干扰补偿控制

电动舵机工作时会受到模型参数摄动和不稳定负载力矩的影响,为解决由不确定性因素引起的控制问题,本文基于信号补偿方法设计了一种电动舵机角度跟踪鲁棒控制器。将舵机模型中的参数摄动和力矩扰动等不确定项作为等价干扰,首先针对受控对象设计标称控制器,在此基础上设计鲁棒补偿控制器以抑制等价干扰的影响,从而实现鲁棒控制。本文所设计的鲁棒控制器可保证舵机系统的角度跟踪误差收敛到原点的有界区域内,且收敛域的大小可通过鲁棒补偿器的参数进行调节。最后,通过仿真和样机实验结果验证了该方法的有效性。     

舵机负载模拟器扭杆设计及性能分析

为模拟导弹飞行过程中舵机承受的铰链力矩,文中基于某型号导弹舵机测试要求设计了一种机械式负载模拟器,利用扭杆随舵轴运动产生弹性形变使舵轴受到反作用力从而实现加载。对扭杆这一关键结构进行了结构设计及材料选取,解决了加载梯度变化范围大的问题;利用Workbench软件对扭杆进行了模态分析及疲劳寿命预测,验证了扭杆的振动稳定性及使用寿命满足设计要求,结果表明扭杆具有良好的使用性能。     

高速电驱动履带车辆联合制动转矩动态协调控制研究

针对高速电驱动履带车辆机械制动器、电机和电液缓速器3种执行部件联合制动转矩响应的问题,提出了机械制动器、电机和电液缓速器动态协调控制策略。基于制动需求和车速等因素进行稳态制动力分配,综合考虑3种执行部件动态响应特性,建立基于电机-电液缓速器二者联合制动和机械-电机-电液缓速器三者联合制动转矩动态协调控制策略,搭建面向工程应用的电驱动履带车辆传动系统仿真模型,利用实时仿真工具进行策略验证。仿真结果表明,在整个制动过程中该动态协调控制策略可提高车辆总制动转矩响应速度和精度,改善系统动态响应特性。     

双侧电驱动装甲车辆直驶转矩补偿控制

为解决双侧电机驱动电传动装甲车辆直线行驶时的偏驶问题,提出了基于双侧电机转速差的转矩补偿控制。补偿控制是在保证总的转矩需求不变的情况下,实时检测双侧电机转速,在减小高速侧电机转矩的同时增大低速侧电机转矩克服车辆直线行驶的偏驶。设计了双输入双输出的模糊控制器,实时调整PI控制参数,减小车辆动力系统非线性因素影响。仿真和实车台架及道路试验结果表明：转矩补偿模糊PI控制能实时调整双侧电机转矩输出,保持双侧电机转速相同,实现车辆直线行驶稳定性能。     

Modeling and Performance Prediction of Induction Motor Drive System for Electric Drive Tracked Vehicles

The principle of rotor flux-orientation vector control on 100/150 kW three-phase AC induction motor for electric drive tracked vehicles is analyzed, and the mathematic model is deduced. The drive system of induction motor is modeled and simulated by Matlab/Simulink. The characteristics of motor and drive system are analyzed and evaluated by practical bench test. The simulation and bench test results show that the model is valid, and the driving control system has constant torque under rated speed, constant torque above rated speed, widely variable speed range and better dynamic characteris- tics. In order to evaluate the practical applications of high power induction motor driving system in electric drive tracked vehicles, a collaborative simulation based on interface technology of Matlab/Simulink and multi-body dynamic analysis software known as RecurDyn is done, the vehicle performances are predicted in the acceleration time （0 - 32 km/h） and turning characteristic （v = 10 km/h, R = B）.     

基于BP-GSA优化的某随动平台滑模控制

为实现某随动平台负载模拟器响应的快速性和系统的鲁棒性,提出一种基于遗传模拟退火算法(genetic simulated annealing,GSA)优化的BP神经网络(BP-GSA)滑模控制方法。根据负载模拟器各环节硬件组成,建立系统等效数学模型;采取非奇异终端滑模实现对系统的控制,并采用BP神经网络对状态方程中未定项进行逼近,利用GSA算法调整网络节点权值。实验仿真结果表明：相比于传统滑模控制和PID控制,该方法在具有扰动输入的情况下,具有最小的稳态误差和最快的跟踪速度,能够有效提升系统的响应速度和力矩跟踪精度。     

采用线性自抗扰的电传动履带车辆电子差速控制

履带车辆行驶工况复杂多变,驱动电机调速范围宽,负载的非线性、不确定性和耦合性强,如何保持两侧电机速度差值恒定实现稳定行驶一直是研究的难点。文中提出一种电子差速控制策略,将线性自抗扰（LADRC）控制算法应用于永磁同步电机（PMSM）驱动系统调速控制中,利用线性扩张状态观测器估计所有未知扰动作用量并给予实时动态补偿,从而抑制扰动,提高系统动态性能。基于Matlab和RecurDyn软件开展联合仿真分析,进行电机台架试验。仿真及试验结果表明：采用LADRC调节的转速控制策略,响应快速无超调,抗扰能力强,参数适应性好,能有效提高车辆行驶稳定性,且算法计算量小,易于工程实现。     

炮控系统电动负载模拟器神经网络滑模控制

为解决炮控系统电动负载模拟器存在多余力矩的问题,对其神经网络自适应滑模控制进行研究。结合滑 模控制器的特点,构建电动负载模拟器系统模型,通过滑模控制器对复杂非线性系统建立控制器,采用 RBF 神经网 络与滑模相结合的控制方法,利用 RBF 神经网络对系统摄动参数和未建模动态进行自适应逼近,可降低切换增益及 有效地抑制抖振,并对其进行仿真分析与验证。仿真结果表明：该控制策略具有较高的控制精度,且鲁棒性好,满 足系统的控制要求。