飞机舵机电动负载模拟器非线性干扰补偿控制

针对飞机舵机电动负载模拟器存在多余力矩、摩擦及外部扰动等非线性干扰问题,重建飞机舵机电动负载模拟器数学模型,提出一种基于非线性干扰观测器的新趋近律滑模补偿控制。一方面,建立基于LuGre模型的摩擦观测器,通过反演法设计滑模控制器以补偿摩擦干扰、抑制多余力矩,同时设计新趋近律以减轻滑模抖振、缩短收敛时间;另一方面,设计非线性干扰观测器对外部扰动进行实时观测,以达到控制补偿目的。仿真实验发现,在20 Hz条件下,系统力矩输出幅值差为0.2%,相位差为0.04%,表明所设计控制器能够抑制多余力矩、减轻摩擦及外部扰动影响,有效提高系统跟踪精度。     

电动负载模拟器的自适应终端滑模控制

为了更好地测试舵机性能,提高加载系统的鲁棒性和稳定性,实现电动负载模拟器对信号精确跟踪,同时抑制多余力矩,提出高阶非线性自适应终端滑模控制策略,避免了参数变化和扰动对系统的影响。将舵机看作一个扰动输入,确立负载模拟器系统为双输入单输出非线性系统,建立负载模拟器非线性数学模型,并基于此模型提出自适应终端滑模控制策略。利用Lyapunov函数证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性。并通过Simulink仿真验证了此控制策略的有效性。结果表明:与普通滑模控制相比,自适应终端滑模控制方法跟踪精度更高,对多余力矩也起到了很好的抑制效果。     

基于Adaline神经网络的负载模拟器研究

针对负载模拟器存在多余力矩的问题,传统方法常采用结构不变性原理,但很难将多余力矩完全消除.本文提出一种基于Adaline神经网络的多余力矩补偿器;分析了Adaline神经网络的结构及其补偿多余力矩的原理及实现方法.仿真结果表明,采用Adaline神经网络不仅能够大幅度消除多余力矩而且具有良好的鲁捧性,结构简单易于工程应用.     

影响电动直线负载模拟器性能的因素分析

为实现对某型直线舵机性能参数加载测试,设计了一套电动直线负载模拟器。针对系统中存在的多余力矩扰动和非线性因素干扰等问题,对系统输出的影响因素进行了研究。首先结合加载系统结构和工作原理,建立数学模型,得到输出力的传递函数和具体影响因素;然后依次研究系统机械连接刚度、加载电机的输入力、直线舵机的运动形式、机械摩擦和间隙等非线性时变量对系统加载力输出的影响,并采用频域分析和谐波跟踪等方法进行性能评估;最后结合具体实验曲线,对加载力谐波畸变中的死区和平顶现象进行定性分析,为进一步提高电动直线负载模拟器动态特性和信号跟踪准确度提供了理论依据。     

电液负载模拟器力矩控制伺服系统不确定性的分析研究

电液力矩伺服控制系统常用于电液负载模拟器（EHLS）以模拟航空动力铰链力矩,从而实现对目标的动态加载。由于系统存在不确定性和非线性因素,影响了系统的控制性能和稳定性。本文通过对电液负载模拟器系统模型的分析,详细论述了造成系统不确定性的原因。同时针对参数不确定性、模型不确定性及强外干扰产生的不确定性进行了仿真研究。仿真结果明确了各种不确定性对该类系统的影响程度,为采用相应的控制策略以消除多余力矩、提高系统性能提供了理论依据。     

复合式缓冲液压缸在电液负载模拟器中的应用

为解决飞机舵机电液负载模拟器在不同梯度加载实验中,由于舵机主动运动导致液压缸两腔产生强迫流量,进而产生多余力干扰的问题,提出基于复合式缓冲液压缸的系统结构设计。根据系统工作原理及液压缓冲结构特点,设计该液压缸的结构形式并建立其数学模型。采用AMESim仿真软件建立执行机构的仿真模型,并进行系统动态特性仿真实验。研究结果表明,该液压缸系统能够减小活塞运行过程中产生的机械碰撞,缓解液压缸两腔的强迫流量压力,抑制并消除多余力干扰,进而提高电液负载模拟器的负载性能,具有较高的工程实践价值。     

内模控制抑制多余力矩的研究

针对电液负载仿真台的特点,分析了现有抑制多余力矩的方法,在此基础上采用内模控制方法来抑制多余力矩。通过对电液负载仿真台的计算机仿真与实验研究表明,内模控制对克服多余力矩是有效的。     

电动直线负载模拟系统建模与混合校正分析

为测试直线舵机的综合性能,设计了一种由永磁同步电机和滚珠丝杠副进行中间力转换的电动直线负载模拟系统,并建立了该系统的数学模型,结合系统的控制方程,分析了系统的稳定性和多余力矩产生机制,并提出了一种速度环补偿策略,有效抑制了多余力矩;为提高系统加载精度和动态性能,采用非均匀三角隶属度函数的模糊PID控制取代传统PID控制。实验结果表明:该控制算法能够提高力加载跟踪精度和系统动态性能,满足"双十指标",具有一定的工程参考价值。     

基于H∞鲁棒控制的电液负载模拟器的性能研究

将电液负载模拟器中的多余力矩视为外干扰,并考虑各种不确定性的影响,采用基于Η∞鲁棒控制理论的方法设计了鲁棒控制器;同时,采用该控制器针对系统存在参数变动、高阶未建模动态及外干扰等不同工况时的特性进行了仿真研究以及系统动静态特性的实验研究。仿真和实验结果表明,在该控制器的作用下,系统不仅很好地实现了动态跟踪性能而且表现出良好的鲁棒性。系统的性能指标达到幅值误差小于±10%及相位滞后小于10°时的有扰闭环频宽为10Hz。     

液压位置系统扰动消除设计方法的研究

针对液压系统建模困难,模型误差影响系统动态性能和负载干扰难于抑制的问题,基于X-滤波自适应逆系统结构提出了一种对模型误差不敏感的液压位置自适应逆扰动消除系统.针对该系统结构特点,提出一种适用于X-滤波结构的自适应算法,利用该算法得到不受模型误差影响的较为精确的液压位置逆模型,为液压位置扰动消除系统中控制器和扰动消除器的建立莫定基础.仿真结果表明:液压位置自适应逆扰动消除系统在建模误差较大的情况下,具有良好的动态响应和干扰抑制能力.     

基于Η∞鲁棒控制的电液负载模拟器的性能研究

将电液负载模拟器中的多余力矩视为外干扰,并考虑各种不确定性的影响,采用基于Η∞鲁棒控制理论的方法设计了鲁棒控制器;同时,采用该控制器针对系统存在参数变动、高阶未建模动态及外干扰等不同工况时的特性进行了仿真研究以及系统动静态特性的实验研究.仿真和实验结果表明,在该控制器的作用下,系统不仅很好地实现了动态跟踪性能而且表现出良好的鲁棒性.系统的性能指标达到幅值误差小于±10%及相位滞后小于10°时的有扰闭环频宽为10Hz.     

基于推力矢量控制的液压负载模拟器建模研究

传统的液压模拟器不能完全模拟真实负载,因此建立一个可以模拟弹性载荷的机械摆锤液压负载模拟器。通过MATLAB软件对活塞连杆速度和摆锤旋转角度进行仿真验证。结果表明:在无干扰状态下,活塞速度和摆锤旋转角度与期望值差别较小、跟踪效果较好;在有干扰状态下,活塞速度和摆锤旋转角度在开始阶段跟踪误差较大,但是很快做出自适应调整,能满足期望值的要求。采用摆锤式负载模拟器能够模拟喷嘴在实际活塞连杆运动的速度变化。     

基于永磁同步电机的飞机舵机电动负载模拟器设计

针对飞机舵机电动负载模拟器存在工作性能差的问题,提出了基于永磁同步电机的复合控制策略。该方法在负载模拟器数学模型中引入力矩速度反馈环节,再结合模糊积分滑模控制与扰动观测器对永磁同步电机调速控制器进行设计。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法不仅提高了负载模拟器的加载精度、响应速度,而且能够保证系统的稳定性和鲁棒性。     

电液负载仿真台多余力矩的理论分析及其克服方法的探讨

本文针对电液负载仿真台加载系统中存在多余力矩的特征问题,从理论上深入地分析了多余力矩产生机理,并阐明控制系统的静态和动态特性与多余力矩的关系。基于理论分析的结论,给出了克服多余力矩的有效方法。     

下肢外骨骼电液伺服控制系统的设计与仿真

根据已设计出的下肢外骨骼模型以及由公式推出的外骨骼运动特性,设计液压缸的负载轨迹情况;对液压控制系统进行静态特性和动态特性分析,确定出液压系统的参数;通过用Simulink仿真对P控制、PI控制、PID控制3种方法进行比较,最终确定利用PID控制方法驱动下肢外骨骼运动。     

轧机液压APC系统的自抗扰控制研究

考虑到液压APC系统存在不确定负载干扰和未建模动态的特点,首先建立了液压APC系统的模型,将不确定性负载扰动和未建模动态视为一个综合扰动项,然后利用扩张状态观测器（ESO）对其进行观测和补偿,并基于自抗扰控制技术设计了一个不依赖于对象模型的控制器。仿真结果表明：该控制器不仅有效地抑制了不确定负载扰动对系统的影响,同时对受控对象模型参数的变化也具有较强的鲁棒性。     

两自由度摇摆台耦合动力学建模与仿真

考虑两自由度摇摆台内、外平台的耦合效应以及负载偏心造成的偏载力矩对驱动系统的影响,采用齐次变换方法建立了两自由度摇摆台的动力学模型。驱动系统采用齿轮齿条液压缸,考虑齿条间隙、液压流量非线性等影响,对液压伺服系统进行了仿真分析。仿真结果为驱动、控制系统的设计提供了参考依据。     

一种采用弹簧挠性连接的电液负载仿真台的设计方法

本文给出了电液负载仿真台的数学模型,在分析电液负载仿真台中多余力矩的特点的基础上,提出了采用本实验室研制的同步补偿方案抑制与 舵机运动速度有关的多余力矩、合理设计舵机系统与加载系统连接刚度改善多余力矩通道特性的电液负载仿真台设计方案。     

双阀并联控制在电液负载模拟器多余力抑制中的应用

为了提高电液负载模拟器加载系统的控制性能,并解决多余力抑制这一技术难题,对流量阀单阀控制电液负载模拟器系统和流量阀与P-Q阀双阀并联控制电液负载模拟器系统进行了建模、仿真和试验研究.仿真和实验结果表明:加载系统采用双阀并联控制比单阀控制的多余力明显减小,动态加载精度明显提高.     

电动直线加载系统多闭环复合控制

为实现对某型航天用直线运动伺服系统的半物理实物加载测试,设计了一种模拟其实际受载的电动直线加载系统。针对电动直线加载系统多余力矩强扰动及其他非线性因素影响力矩跟踪精度的问题,提出一种引入前馈补偿,以力矩闭环作为外环、转速闭环为内环的多闭环复合控制策略,并在力矩外环采用模糊自适应PID控制器。给定阶跃信号和正弦载荷进行直线加载跟踪性能对比仿真分析,结果表明在不同频率下有效满足跟踪性能要求;在不同扰动频率和幅值情况下进行多余力矩抑制对比仿真分析,与传统闭环相比,多闭环复合控制策略有效地抑制了加载系统的多余力矩,提高了直线加载跟踪精度和系统动态响应性能。