电液伺服系统的同步控制研究

设计了一个同步控制电液伺服系统,系统中4个油缸同时支撑一个质量为900t的箱形梁.为使运输与吊装过程中箱形梁严格保持水平,设计中综合采用了位置同步控制和力跟踪控制算法,实现了4个油缸同步运动且受力平均.最后,仿真结果验证了该控制方法的有效性.  

多自由度伺服机构负载模拟系统动态特性研究

针对运载火箭推力矢量伺服控制系统的多自由度特性问题,提出一种新的负载模拟结 构并建立了数学模型。通过仿真分析了主要机械设计参数对系统动态特性的影响。建立原理性实 验系统,通过扫频实验验证了伺服机构的多自由度特性。仿真和实验证明了此种负载模拟原理的 可行性,从而为优化推力矢量伺服机构的设计参数以及研制大型运载火箭伺服系统的负载模拟系 统提供设计依据。  

偏转板射流式伺服阀前置级液动力计算方法研究

针对偏转板射流式伺服阀前置级液动力的计算与检测问题，提出了基于矩形喷口和接收器的前置级节流模型，推导得出了液动力简化计算公式。从射流角度出发，建立了伺服阀前置级的二维流场模型，提出了两种基于仿真离散数据的稳态液动力的计算方法，即动量定理法和压力差法，进行了某型伺服阀的液动力计算。设计了前置级液动力的自动化测试系统，实现了对液动力的测量。仿真与试验表明，理论公式、基于离散数据的数值计算以及试验结果基本一致，从而为此类伺服阀的开发与优化提供了可行的方法和技术。  

基于外部坐标测量的六自由度并联机构标定方法

针对六自由度并联机构校准精度问题,提出了一种基于外部坐标测量的标定方法。利 用通用测量设备测量并联机构的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,其构造方式保证了所有 几何参数的可辨识性,从而不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器。在 此基础上,通过对冗余方程组的优化求解,可以得到并联机构各参数的估计值,并用它们替代理想 参数进行反解运算,实现误差补偿。仿真表明,此方法能够抑制测量噪声的影响,发挥并联机构不 存在误差累积的特性,标定后并联机构校准精度能够达到测量噪声的量级。最后将此方法应用于 实际设备的标定,经过误差补偿后其精度提高了5 倍以上。  

伺服机构综合负载模拟试验系统

针对大型运载火箭伺服机构所受实际负载情况,提出了一种综合负载模拟系统,能够模拟惯性、弹性、摩擦和常值负载。其中惯性负载、弹性负载以及伺服机构的柔性安装基础采用机械结构模拟,摩擦负载和常值负载采用液压系统来实现。分别对伺服机构、液压加载系统以及柔性结构进行建模,并以此为基础构造了系统的综合数学模型。仿真表明,该系统能够复现伺服机构实际工况下的负载特性,加载多余力也能得到很好的抑制。建立了负载模拟试验系统,实现了对各种负载及谐振特性的模拟,为伺服机构的地面测试和深入研究提供必要的实验基础。  

电液伺服系统的模型跟随控制研究

在分析电液伺服系统建模过程中非线性因素的基础上,研究比较了模型跟随控制与普通闭环反馈控制的鲁棒性差异,设计了针对系统液压阻尼参数扰动下的模型跟随控制,通过仿真计算验证了该控制策略对参数扰动表现出更强的鲁棒性.  

可移动六自由度并联机构的位姿参数辨识及误差分析

针对可移动的空间六自由度并联机构的位姿辨识问题,通过测量多种位姿状态下运动平台上任意一个测量点的绝对坐标,构建运动学方程组并进行优化求解,实现了未知方位的并联机构位姿参数辨识以及测量点在动系中的坐标辨识,再根据测量点的目标位置,求解出各驱动杆的调整量,从而实现并联机构位姿的运动控制.采用Trust-Region Dogleg优化算法实现了冗余方程的求解,并且通过实验进行了验证.仿真和实验表明,对测量点坐标的辨识精度高于对并联机构自身位置的辨识精度.当并联机构自身运动误差不大于0.02 mm时,运用此方法并联机构在绝对坐标系中的定位误差能够控制在0.3mm以内.  

基于特征线理论的阀控液压管路瞬变过渡流数值分析

针对伺服阀控液压管路系统内部流体振荡问题,考虑了瞬变过渡流的实际运动过程,分析了动态过程中油液压缩性对油液动量的改变,建立了阀控液压管路系统动态数学模型。采用一维流体瞬变理论,利用特征线法及有限差分格式,对液压系统管路关机油击的瞬变流动进行数值分析,给出了特征线数学模型的计算方法,并通过实验进行了验证。研究结果表明:该分析方法能够合理、有效地描述系统瞬变特性和管路油击现象。可为其他管路系统的分析设计和优化提供指导。  

一种改进的6自由度运动模拟器逆动力学模型

6自由度运动模拟器被广泛用于模拟舰艇、飞机和车辆的空间运动,其动力学模型通常假设支腿不存在绕自身轴线的转动,给计算结果带来了一定的误差.为了评估和消除此误差,以牛顿-欧拉方法为基础,提出一种改进的逆动力学模型.该模型的建立完全遵循支腿转动的真实运动情况,是一种精确的动力学模型.由于在推导过程中消去了各约束反力,该模型有着简洁的表达形式和较高的计算效率,适用6自由度运动模拟器的结构优化和控制算法设计.  

基于矢量匹配的扰动力矩消除方法

随着电机制造和驱动技术的不断发展，在航空航天器舵机地面测试中电机正在逐渐替代液压装置，并成为中小功率负载模拟器的首选驱动部件。由于电动、液压系统数学模型间存在相似性，将液压系统阀控缸模型特征方程的分解方法引申到电机加载系统模型的分解中，得到了电动负载模拟器结构参数与位置扰动力矩频域特性的对应关系，这个方法可称为电-液等效法。针对电动负载模拟试验中常用的扫频试验，提出了基于幅相辨识和遗传算法的矢量匹配法以消除扰动力矩。通过AMESim仿真和电动负载模拟试验台上的验证表明，矢量匹配法可将加载力矩控制误差的标准差控制在该电动负载模拟器额定加载范围（±15 N·m）的1%以内。该方法较之其他方法具有适应能力强、简单灵活等优点，可大大提高负载模拟器在正弦位置扰动下的加载精度。随着电机制造和驱动技术的不断发展，在航空航天器舵机地面测试中电机正在逐渐替代液压装置，并成为中小功率负载模拟器的首选驱动部件。由于电动、液压系统数学模型间存在相似性，将液压系统阀控缸模型特征方程的分解方法引申到电机加载系统模型的分解中，得到了电动负载模拟器结构参数与位置扰动力矩频域特性的对应关系，这个方法可称为电-液等效法。针对电动负载模拟试验中常用的扫频试验，提出了基于幅相辨识和遗传算法的矢量匹配法以消除扰动力矩。通过AMESim仿真和电动负载模拟试验台上的验证表明，矢量匹配法可将加载力矩控制误差的标准差控制在该电动负载模拟器额定加载范围（±15 N·m）的1%以内。该方法较之其他方法具有适应能力强、简单灵活等优点，可大大提高负载模拟器在正弦位置扰动下的加载精度。