摩擦加载式电液负载模拟器力矩加载实验

为研究加载结构对摩擦加载式电液负载模拟器力矩加载性能的影响,介绍该负载模拟器的加载原理,搭建单向摩擦加载式电液负载模拟器实验样机.建立该负载模拟器的线性数学模型;设计PID+前馈的控制器,在提高控制精度同时避免引入多余力矩抑制补偿;实验研究弹簧刚度、摩擦盘摩擦性能等对力矩加载性能的影响;着重研究该负载模拟器在强舵机干扰条件下的小幅值力矩加载性能.实验结果表明:摩擦加载式力矩加载方法在结构上不存在多余力矩,能够获得高性能的力矩加载结果.优化弹簧刚度,选用摩擦性能优良的摩擦盘材料,以及设计高性能的控制器均可以提高力矩加载性能.     

模糊自适应在电液负载仿真台同步补偿中的应用

针对电液负载仿真台中位置同步补偿法克服多余力矩系统的特点,参照模型参考模糊自适应的控制方法,以舵机系统为参考模型,同步系统为被控系统来提高同步控制的精度,以便更大程度上消除多余力,仿真和分析结果表明该方法对提高同步精度十分有效.     

一种新型摩擦电液加载系统的设计与验证

为解决传统负载模拟器受到被加载对象运动干扰的问题,提高实验室环境下负载模拟的精度,提出用执行机构或伺服驱动系统带载测试的摩擦电液加载方案.分析传统电液负载模拟器加载性能受被测试设备运动干扰的影响,设计一种基于摩擦加载的主动式电液力矩伺服加载系统.根据加载原理,建立摩擦加载系统的数学模型,分析数学模型结果表明,理想情况下摩擦加载方案不受被加载机构运动的影响.鉴于实际过程中系统存在多种变化参数,特别是具有不确定性和时变性的摩擦,仿真分析摩擦因数变化时摩擦电液加载系统的加载性能.仿真结果表明:传统电液负载模拟器受被测试设备运动影响很大,使得传统电液负载模拟器性能很难进一步提升;相对被动加载的传统模拟器性能,尽管摩擦因数会受相对运动、负载压力和温度等因素的影响在一定范围内变化,但摩擦电液加载系统仍能保持较高的力矩模拟精度.     

一种引入位置比例控制提高电动负载模拟器性能的控制系统设计方法

仔细分析了电动负载模拟器的工作原理及多余力矩的产生机理,建立了电动负载模拟器的数学模型,在被动加载的情况下,提出了采用位置比例控制与角速度前馈补偿两种方法共同抑制多余力矩,设计了包含位置比例控制+角速度前馈补偿+力矩闭环控制的三回路控制系统,进一步提高了电动负载模拟器的控制精度并展宽了力矩加载频带,使得电动负载模拟器的加载频带提高到了25 Hz以上。     

摩擦加载式电液负载模拟器大幅值加载机构

为在紧凑的结构尺寸下利用现有的摩擦材料大幅度提高摩擦加载式电液负载模拟器的加载幅值,提出利用大幅值力矩加载机构进行加载的方法.给出加载机构的工作原理,设计并研制一个加载机构样机;利用ABAQUS软件建立该机构的有限元模型,并对该机构进行动态热-力耦合仿真研究,验证该机构的可行性,研究摩擦热的产生特征及其对该机构的影响,发现实际应用时需要对该机构进行充分的散热;利用研制的加载机构,将原有的单向摩擦加载式电液负载模拟器样机改造为大幅值摩擦加载式电液负载模拟器,基于改造的负载模拟器,在PID控制器控制下进行了大幅值力矩加载实验.实验结果表明:改造后的负载模拟器能够精确跟踪高达70 N·m的力矩,该机构能够按设计预期将原有负载模拟器样机力矩加载幅值提高3倍左右,验证了该机构的有效性.     

基于RBF神经网络和重复控制PID的电动负载模拟器复合控制

针对电动负载模拟器运行过程中存在的多余力矩问题,提出RBF神经网络和重复控制PID与前馈补偿控制器相结合的电动负载模拟器复合控制方法。该方法充分利用重复控制PID的优点,加入RBF神经网络控制,形成一种具有较强的抗干扰能力、较好的跟踪性能和自适应能力的控制算法;结合舵机速度的前馈补偿,实现多余力矩的抑制;引入弹簧杆,降低系统有害力矩,提高系统稳定性。仿真分析验证了所提复合控制方法的有效性和可行性。     

电动负载模拟器的新型速度全局滑模控制

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(Electric load simulator, ELS)对信号精确跟踪,同时抑制多余力矩,提出了一种适用于速度控制的新型全局滑模控制方法,以改善系统的动态性能和稳定性.速度环采用基于加权积分切换增益的全局滑模控制,选择动态滑模面并设计相应的控制律实现连续切换控制,改善系统动态性能.利用Lyapunov函数进行了稳定性分析,在稳定性分析的基础上,进一步设计了滑模观测器进行加载力矩的前馈补偿和速度估计.最后,通过Simulink仿真验证了该速度控制器的有效性.     

ETLS干扰力矩抑制及加载性能改善方法

本文研制了ETLS的实验样机,建立了考虑加载系统摩擦非线性的ETLS综合数学模型。本文研究舵机系统位置扰动造成的多余力矩干扰问题,提出基于舵机系统输出角速度的前馈补偿控制进行抑制;考虑到加载系统的摩擦非线性问题,本文采用基于死区逆的方法进行补偿。接着,本文在力矩加载中存在幅值衰减和相位滞后问题上,采用基于最小均方差(least mean square error,LMSE)的幅相控制算法进行抑制以提高ETLS的加载性能,并提出基于Sigmoid函数变步长LMSE的幅相控制算法减小算法中收敛速度和稳态精度对步长需求相互矛盾,以提高算法整体改善。最后,通过仿真和实际实验,验证本文干扰力矩抑制和加载性能改善方法的有效性,在0.5 Hz和5 Hz频率下,基于本文方法的跟踪精度分别提高了87.0%和64.9%。     

直驱式电液伺服转叶舵机定量反馈理论鲁棒控制

针对直驱式电液伺服转叶舵机转动惯量大、时变不确定、水动力负载复杂的特点,提出了一种带有负载力矩观测补偿器的定量反馈理论鲁棒控制器的设计方案。在不考虑负载波动的前提下,解决了直驱式电液伺服转叶舵机由于系统的不确定性和存在干扰而不能准确控制的问题,有效降低了控制器设计的难度。同时,引入负载力矩动态观测补偿方法,对负载力矩进行动态实时补偿,有效提高了控制器的刚度和响应速度。试验结果表明:该控制器能有效地提高直驱式电液伺服转叶舵机的控制精度和稳态误差,具有良好的动态性能和鲁棒性。     

连接刚度对电液负载仿真台的影响

建立了电液负载信真台加载的数学模型，分析了加载马达与对象（舵机）之间的连接刚度对加载系统性能的影响，并得出一些有价值的结论，为高性能电液负载仿真台的研制提供理论依据。     

变截面梁计算的计算机处理

本文讨论了由圆柱形和圆锥形段组成的变截面筒支粱在扭矩、集中力、集中力偶和均布载荷等外载作用下的计算机处理问题.按梁的结构和受载情况对梁进行分段,建立了梁的扭矩、剪力、弯矩和变形的分段计算模型;多支承梁按力法建立补充方程,将中间支承反力作为外力实现静定化.此方法简单易行,计算量小,适合于计算机处理.用 BASICA 编制的程序,通用性强.     

导弹尾翼电动负载模拟器快速终端滑模控制

针对永磁同步电机驱动的导弹尾翼电动负载模拟器存在的高阶非线性及参数时变问题,提出一种基于反演设计的快速终端滑模控制方法.建立电动负载模拟器系统的状态空间模型,将建模误差及参数摄动视为未知扰动项,基于反演控制的设计思想,将系统模型划分为3个子系统,采用快速终端滑模方法设计控制律,使跟踪误差在有限时间内收敛到零.然后应用Lyapunov方法证明了闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,最后通过试验验证了该控制策略的有效性.与PI+前馈补偿控制策略相比,该方法能够更好地抑制系统中的多余力矩,提高了电动加载系统的力矩加载精度,同时有效提高了加载系统的鲁棒性.     

比例阀控马达自调节前馈补偿跟踪控制

目的针对负载特性是以静扭矩为主的阀控马达电液比例伺服系统的位置跟踪控制,研究在变增益、变死区非线性因素影响下的跟踪性能问题.方法在常规复合控制结合死区补偿方法的基础上,设计了死区和自调节前馈补偿的综合控制方法.结果实验结果表明,在负载扭矩大范围内变化下,正弦和等速跟踪均取得了令人满意的跟踪效果.结论死区和自调节前馈补偿的综合控制方法解决了阀控马达电液比例伺服系统由于变增益、变死区引起的位置跟踪精度问题.     

被动式加载系统多余力分析

分析被动式加载系统的工作特点以多余边的产生机理,研究液压动力元件的结构参数与多余力的关系,进一步分析多余力的本质特征,探讨克服被动式加载系统多余力,提高加载精度的有效方法,为研制性能的被动式加载系统提供理论依据。     

弹翼电动加载系统多余力矩分析与消除

电动加载系统的优点在于加载跟踪速度快。由于多余力矩的存在严重影响了加载精度和系统动态品质，因此消除多余力矩是加载系统保障加载精度的难点也是技术关键。基于实时性要求极高的导弹弹翼电动加载系统的硬件结构和控制原理，对多余力矩的产生原因、理论计算及消除方法进行了详细研究。实验结果表明，系统能有效消除多余力矩，精确、快速地模拟导弹弹翼在展开过程中的气流阻力，为导弹弹翼设计和导弹发射提供了大量实验数据。     

被动式加载系统多余力矩的本质特征分析

在阐述被动式加载系统工作原理的基础上,介绍了多余力的产生机理,建立了被动式加载多余力的动态数学模型,分析了动力元件与多余力的关系及多余力的动态特性,通过仿真研究,揭示出被动式加载系统多余力的本质特征。     

Velocity Feedback in Load Simulator with a Motor Synchronizing in Position

0INTRODUCTIONAloadsimulatorisalOadingdevice,suchasthesteeraerodynamicloadingsystemforaircrallordrissile,anditcanimitateanaeedrparnictorqueexertedonthecraft'ssteering--enginewhenthecrallisflyinginair.Disturbancetor'lue,aspecificprobleminloadsimulator,isaprimalfactortOrestrictloadsimulator'sPeiformance.BecausedisturbancetorqUeisindirectproPOltiontothesteering-engine'Svelocityandverylarge,andsometimesexceedsthedesiredtorqUe,itdoesgreatdaxnagetothelOadingprecisionofaloadsimulator,Measllres…