一种变参数的复合自抗扰舵机控制器设计

基于导弹舵机系统的特点,结合误差分段PID响应速度快和自抗扰复合控制抗扰动好的优点,进行位置环控制,尝试根据误差变化自适应调节误差增益系数和微分增益系数,运用遗传算法优化参数,对负载力矩外部扰动和模型参数摄动进行补偿,通过与PID控制比较,证明变参数复合自抗扰控制舵机达到指标要求,动态响应相移、幅值衰减都优于分段PID,大动态负载扰动输出脉动频率小,在电枢电阻、转动惯量变化时,具有很好的快速性和鲁棒性。     

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。     

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。     

舰载火箭炮高低机受力分析及传动误差研究

针对舰载火箭炮在瞄准过程中,高低机不仅要克服火箭炮起落部分自身负载所产生的阻力矩,同时还需克服由于舰船摇摆导致火箭炮起落部分所产生的惯性力矩的特点,系统分析了高低机瞄准过程的负载力矩,分别采用概率法和仿真分析法对高低机静态和动态传动误差进行了研究,并推导了高低机的负载力矩及传动误差计算公式。结合实例计算结果,分析了高低机负载力矩各组成部分的权重及影响因素,对比分析了传动总误差与实测传动误差值,验证了公式正确性,研究结果可为舰载火箭炮总体设计、部件设计、高低机可靠性和安全性评估以及分析高低机对火箭炮稳瞄精度的影响提供参考。     

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。     

双通道电动ARM导引头随动系统中电机的选择

叙述了双通道电动ＡＲＭ导引头随动系统伺服电机选择的方法和步骤，详细地介绍了弹体坐标系与天线坐标系之间的坐标变换，负载力矩的计算，减速器及减速比的选择方法。     

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。     

推矢负载力矩的优化设计

针对某型导弹推矢负载力矩偏大的问题,建立了推矢摩擦的数学模型,提出了降低摩擦系数的两个方案,润滑涂层方案和滚动摩擦方案,并进行了优化方案的样机研制和试验验证,试验数据表明,润滑涂层方案负载力矩最大尖峰值下降了56%,滚动摩擦方案负载力矩最大尖峰值下降了66.4%,且负载力矩曲线平滑,说明了优化设计方案的有效性。     

高性能力矩器的设计

力矩器是力平衡加速度表的关键组件。在力矩器的设计中,采用了新的永磁、软磁材料,优化了力矩设计,计算了磁路工作磁场强度。给出了反馈力矩系数,分析了力矩系数对提高加速度表量程和保证精度的作用。     

某大口径舰炮自适应平衡机的应用研究

为了解决某轻型大口径舰炮超低火线架构下产生的大俯仰不平衡力矩问题,提出了一种可实现俯仰自适应调节的平衡机方案,建立了数值求解模型,对自适应调节结构进行了优化设计,分析了静态条件下自适应平衡机的平衡效果。根据装舰平台的摇摆参数,进行了摇摆条件下的过载系数计算,基于ADAMS软件,建立了舰炮俯仰部分的刚体动力学模型,进行了摇摆条件下的动力学仿真,研究了自适应平衡机在摇摆条件下的动态响应。结果表明：该自适应平衡机在静态条件下可有效降低俯仰变化引起的不平衡力矩波动,使俯仰射角内的剩余不平衡力矩稳定在较小范围内;在摇摆条件下,自适应平衡机有利于降低摇摆引起的负载力矩,其平衡效率与摇摆参数有关,在低海况条件下的平衡效率更高。研究结果可为自适应平衡机在大口径舰炮上的设计和应用提供指导。     

某新型车载多管负载行进间稳定控制方法

针对某新型车载多管负载存在内外扰动影响、行进间不易稳定的难点,设计一种扰动速度神经网络自适应补偿的稳定控制器。优化设计负载结构使耳轴两端的载荷基本平衡,减小控制过程中由于克服不平衡力矩所产生的能量消耗,以及非线性力矩干扰。稳定控制器采用PI控制计算主控制量;由扰动速度、扰动加速度作为输入构成单神经元控制器计算补偿控制量;利用扩张状态观测器观测载体行进间负载所受到的扰动速度,利用混合微分器得到扰动加速度;由扰动速度、扰动加速度构成单神经元控制器计算补偿控制量;利用RBF神经网络提供梯度信息,对速度补偿系数和加速度补偿系数进行在线学习。数值仿真及台架试验结果表明,所设计稳定控制器具有较强的自学习和自适能力,对不同频率、幅值的扰动均具有鲁棒性,参数学习时间小于3.7 s,积分位置误差均方差小于0.33 mil,由此验证了所提出控制策略对于提高某新型车载多管负载稳定控制精度的可行性和有效性。     

一种异形卷弧翼弹气动特性的数值模拟

采用CFD方法计算了一种异形卷弧翼弹的气动特性，得出了轴向力系数、法向力系数、横向力系数、滚动力矩系数、偏航力矩系数和俯仰力矩系数曲线，所计算的系数可以用于弹的外形结构设计和弹道仿真。     

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VXI总线的陀螺仪加电测试技术研究

选用适当的VXI硬件模块和合理的软件结构体系,构建了基于VXI总线的动力调谐陀螺仪测试平台,采用在陀螺仪力矩器上加指令电流的方法,来标定陀螺仪的角加速度动态误差系数项,通过理论上的推理分析,证明这种方法是可行的,为陀螺仪动态误差系数的标定提供了更为经济实用的方法,同时对实现陀螺仪的机内测试,也提供了一条有效的途径.     

弹载电子设备螺钉拧紧力矩研究

针对弹载电子设备螺钉装配的量化控制要求,合理发挥紧固系统的预紧作用,对螺钉拧紧力矩的制定方法进行了研究。建立紧固系统的受力分析模型,基于强度准则,明确预紧力。通过查阅手册,获取螺纹副摩擦系数和端面摩擦系数,计算拧紧力矩系数理论值。开展紧固系统拧紧力矩系数测试,获取不同工况下的拧紧力矩系数,并进行系数修正,提高预紧力控制精度。弹载电子设备进行了力矩装配和随机振动试验,验证了拧紧力矩量化方法可行,具有工程应用价值。     

遭毁伤巡航导弹气动特性风洞实验研究

通过对“战斧”多用途巡航导弹风洞实验模型的设计和不同马赫数、攻角及侧滑角下气动特性参数的测试,得到弹翼折弯角对侧向力系数、偏航力矩系数、升力系数以及前部阻力系数的影响规律.结果表明,随着弹翼折弯角的增大,侧向力系数和偏航力矩系数近似呈线性增长,这种影响随马赫数增大而增强,但对升力系数、前部阻力系数、滚转力矩系数、俯仰力矩系数等特性参数的影响并不显著.     

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。     

某随动系统负载模拟器灰预测模糊PID控制

为了提高某随动系统负载模拟器加载系统的力矩跟踪精度,设计了一种灰预测模糊PID复合控制方法。通过分析随动负载模拟器的系统组成和工作原理,简化力矩电机模型,根据扭矩传感器模型和转动惯量盘模型,建立了随动负载模拟器等效模型,推导出力矩电机输出力矩的传递函数。在传统PID控制的基础上增加了模糊控制器,用于在线调节PID比例、积分和微分参数,使系统响应时间缩短,稳定误差减小,并具有抗干扰能力;同时,加入灰预测模型对加载系统输出力矩补偿。仿真结果表明,所设计的控制方法能够提高加载系统的力矩跟踪精度,且具有较强的抗干扰能力,优于传统PID控制。     

火炮伺服系统中模拟负载系统的研究

在分析火炮伺服系统负载情况的基础上,对模拟负载控制系统进行了研究,借助于高性能交流数字伺服系统,应用力矩电机这一负载形式来代替传统的发电机负载,从而使模拟各种负载力矩环境的理想成为现实。     

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。