飞行模拟器操纵负荷系统的数学建模及仿真研究

对飞行模拟器操纵负荷系统进行数学建模,为适应不同模拟对象和不同工作模式杆力特性变化要求,提出了三段式跟踪力模型.分析了驾驶员操纵产生的位移扰动对电液伺服施力机构的影响,找出了提高跟踪性能的关键因素--多余力和稳态误差.通过采用结构不变性原理及PID控制来实现力的逐点跟踪.仿真结果表明,利用三段式跟踪力模型,并且采用前馈校正策略加PID控制,可实现动态模拟,并且有效地减小多余力,控制稳态误差,达到力跟踪精度性能的要求,为构建操纵负荷系统原理样机提供了数据参数和控制策略的依据.     

飞行模拟器操纵负荷力加载控制系统的试验研究

以研制的飞行模拟器操纵负荷系统原理样机为研究平台,对驾驶机构施加力加载的液压力控制系统进行了试验研究。为解决稳态精度和稳定性之间的矛盾,提高力加载控制系统的加载精度,构造了一种前馈补偿和PID反馈调节相结合的复合控制算法。试验结果验证了该复合控制算法的有效性,同时也验证了由前馈控制和PID控制构成的复合控制是实现操纵负荷力加载高精度跟踪控制的有效方法。     

飞行模拟器操纵负荷力加载控制系统的试验研究

以研制的飞行模拟器操纵负荷系统原理样机为研究平台,对驾驶机构施加力加载的液压力控制系统进行了试验研究。为解决稳态精度和稳定性之间的矛盾,提高力加载控制系统的加载精度,构造了一种前馈补偿和PID反馈调节相结合的复合控制算法。试验结果验证了该复合控制算法的有效性,同时也验证了由前馈控制和PID控制构成的复合控制是实现操纵负荷力加载高精度跟踪控制的有效方法。     

操纵负荷系统电液伺服加载控制方式的比较研究

在飞行模拟器操纵负荷控制系统中，采用电液伺服加载实现驾驶员在操纵时的力感觉时，常采用位置闭环控制、速度闭环控制和力闭环控制三种方式。为比较三种方式的跟踪性能，基于MAT—LAB平台进行了计算机仿真，同时在所构建的原理样机上进行了实验验证。仿真结果表明：力闭环控制方式的跟踪控制精度最高，稳态误差最小；其次为速度闭环控制方式，它的跟踪误差大于力闭环控制方式，稳态误差最大；跟踪性能最差的是位置闭环控制方式，它存在较大的时间滞后，跟踪性能不好。为了验证仿真结果的有效性，在原理样机中进行了位置闭环控制和力闭环控制的力加载实验，实验结果验证了位置闭环和力闭环控制仿真结果的正确性，同时也验证了数学模型以及三种控制方式仿真的有效性。     

位置扰动型施力系统力跟踪性能的研究

对位置扰动型电液伺服施力系统的特点进行了分析,为提高系统的力跟踪性能,找出了提高跟踪性能的关键因素。仿真结果表明,采用前馈校正策略,减少多余力,控制稳态误差可以实现力跟踪精度性能的要求,为构建实时系统提供了数据参数和控制策略的依据。     

基于内膜原理的多轴转向无静差跟踪鲁棒控制

为提高多轴转向车辆跟踪控制精度及其抗干扰能力,提出基于内模原理(IMP)的无静差跟踪鲁棒控制方法。建立多轴转向二自由度线性模型,并基于IMP进行无静差跟踪控制器设计,利用极点配置方法求解控制器;对某三轴转向车辆进行跟踪控制器设计,并和PID控制对比仿真,在一定干扰下,内膜控制跟踪横摆角速度阶跃和斜坡信号的稳态误差均为零,调节时间在0.09 s以内,而PID控制稳态误差最大0.2°/s,调节时间最大为0.6 s。结果表明控制算法能使横摆角速度无静差跟踪参考输入,并具有一定的鲁棒性,且侧偏角响应也得到改善,跟踪效果明显优于PID控制,提高了多轴转向的操纵稳定性和安全性。     

基于模型参考控制的汽车试验台动态加载

动态加载是汽车测试装置中的重要环节,为了克服传统加载方法中转矩控制困难的问题,提出了直接转矩控制技术。由于不同车型的加载参数不同,因此采用模型参考控制方法解决了模型的适应性问题;采用了专家PID设计加载控制器进一步减小动态误差。建立了仿真实验模型,运行结果表明:补偿转矩能够根据动态加载的要求进行快速调整;稳态运行速度误差小于1%,动态误差远远小于传统PID控制。通过对比研究显示,电模拟动态加载满足汽车测试的要求,其综合性能优于传统的静态加载。     

基于不同信号类型的采煤机滚筒位置控制性能研究

为实现采煤机滚筒位置精确调整,建立了滚筒位置控制系统开环传递函数,基于Simulink搭建了采煤机滚筒位置仿真模型,分别采用果蝇算法和Ziegler-Nichols算法对PID控制器参数进行优化,对系统施加不同信号模拟采煤机实际工况,研究了两种算法对滚筒位置控制性能的优化效果。结果表明:基于果蝇算法优化的系统阶跃响应超调量、调整时间、稳态误差等指标均减小,系统正弦响应平均跟踪误差缩小45%以上,系统随机响应曲线波动范围均减小,因此基于果蝇算法优化的系统在工况变化时具有较强的鲁棒性。     

摩擦力不确定的机器人液压驱动器的精确控制

基于H∞鲁棒控制器来改善机器人液压系统位置控制性能。首先经液压动力学和机械动力学分析,建立液压驱动系统的数学模型,摩擦力采用Dahl模型。然后按系统参数标称值设计基于混合灵敏度的H∞鲁棒控制器,对权值函数进行优化选择。最后经仿真和实验验证得出如下结论：该控制方法可以有效抑制摩擦力参数误差对位置跟踪控制的影响,尤其在速度换向时摩擦力模型的不确定性产生的影响,显著减小了位置跟踪误差,且该控制器稳态和过渡性能都优于传统PID控制器。     

力控法兰的模糊PID恒力控制方法

针对工业机器人进行接触式作业过程中对末端接触力的要求,提出了一种基于力控法兰的末端恒力控制方法。对力控法兰进行了分析建模与参数辨识,设计了模糊控制与比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制并行的模糊PID控制器,通过Matlab仿真对纯模糊控制与模糊PID控制效果进行了对比,并研究了模糊PID控制器各参数对控制性能的影响。最后,搭建了基于Labview和外部设备互连(peripheral component interconnect,简称PCI)总线数据采集卡的实验平台,对力控法兰末端输出力进行了实验验证。仿真结果表明,纯模糊控制可提高系统响应性能,但存在一定的稳态误差。加入PID控制与模糊控制并行控制后,仿真与实验证明,阶跃响应的稳态误差消除,正弦跟随效果明显改善,恒力控制输出力在期望力F=10N时波动误差为±0.8N。因此,通过模糊PID控制可实现力控法兰末端的恒力控制,具有较好的动态响应性和跟随鲁棒性。     

基于小波神经网络的电动负载模拟器的复合控制

为了提高电动负载模拟器的信号跟踪精度和多余力矩抑制能力,在分析系统结构和工作原理的基础上建立了电动负载模拟器系统的完整数学模型。针对电动负载模拟器中存在的力矩跟踪精度问题,提出了一种前馈补偿和基于小波网络的PID控制相结合的复合控制方法。利用改进的前馈补偿法抑制多余力矩,基于小波网络的PID控制器可以在线调整PID参数补偿系统的非线性环节,提高系统动态性能。仿真结果表明,复合控制器对多余力矩有良好的抑制效果,跟踪精度满足要求,和传统PID控制相比,系统鲁棒性得到显著提高。     

光电对抗半物理仿真系统航迹生成方法

为了建立能体现飞行器姿态变化及实际运动特性的航迹模型,提出了在光电对抗半物理仿真系统中利用变参数控制生成目标航迹的方法。该方法依据飞行轨迹控制原理,把飞机飞行动力学模型作为被控对象,在分析轨迹控制参数特点的基础上,构造了以控制误差为自变量的比例参数和微分参数函数模型。通过这些函数,变参数模型能够根据瞬时误差实时改变参数大小,从而适应飞行器轨迹运动过程中的非线性特点,减小生成航迹的误差。最后,利用某型飞机数据进行了数学仿真试验。结果表明:该方法产生的航迹与给定航迹最大距离相对误差为3.9%,稳定后相对误差为0.1%;航向最大相对误差为1.8%,稳定后相对误差为0.056%。另外,该方法具有通用性,可以满足仿真系统中对目标航迹模拟的要求。     

被动加载的内部反馈控制方法

提出电液加载的内部变量反馈控制方法。通过对可测量的内部变量反馈，补偿了活塞运动时流量的变化，使加载系统的跟踪没有滞后。反馈以后，改变了系统传递函数和动态性能，并将舵机运动干扰输出等效为一个较小的量。原理分析证明，采用类似于PID形式的内部反馈，可消除舵机运动的速度和加速度干扰。仿真结果表明，内部反馈在主从电液跟踪加载控制中能减小多余力的影响，系统特性的改善优于传统的前馈方法。     

自由飞行机器人气浮式模拟器设计

为了搭建在轨组装的地面模拟实验系统,设计了一种基于冷气推进、能够自由漂浮的三自由度自由飞行机器人模拟器,并对模拟器的结构设计、气路系统、动力学建模和控制系统进行了研究。采用模块化设计对主体结构进行不同功能的分区,并结合工作原理对模拟器的承载能力进行了分析和实验验证。然后,采用部分解耦的方式对喷嘴进行了布置,进一步设计了整个气路系统,并对影响喷嘴推力的因素进行了理论分析和实验验证。最后,采用牛顿-欧拉法建立了模拟器的动力学方程,联合Simulink和Adams,搭建了控制仿真模型并进行了运动仿真。实验结果显示,模拟器能够承载800kg以上的重量,单方向上能够达到8N的力,整体运行时间能够达到30min。模拟器对参考输入有很好的跟踪效果,能够为超冗余模块化机械臂的地面实验提供可移动载体。     

基于快速原型的飞行器半物理仿真系统研究

设计了基于快速原型技术的大闭环半物理飞行实时仿真系统。地面半物理仿真实验由动力学仿真、视景仿真和飞行控制等分系统组成,通过光纤反射内存网络高速互连。首先基于层次化、模块化的建模原则在Matlab/Simulink环境下建立了飞行器数学仿真模型;在此基础上,利用相应硬件驱动模块完成了系统半物理仿真模型;最后以某制导飞行器为背景,利用实际参数进行了数学和半物理仿真实验,与飞行实验比较,射程相对偏差为2.3％,最大高度相对偏差为0.85％,仿真结果证明了建模理论和方法的合理性和有效性。     

减摇鳍电液负载仿真台前馈补偿解耦控制研究

针对减摇鳍电液负载仿真台加载系统和减摇鳍驱动系统之间的耦合，设计了前馈补偿解耦控制器，以消除多余力。仿真结果表明，该方法对于消除多余力具有较好的效果，能满足系统加载的要求。在考虑伺服阀的动态特性时，该方法比采用结构不变性补偿原理的方法具有更好的补偿效果。     

机器人柔顺力控装置研究

机器人自动化抛光过程中,工具与工件间的接触力控制尤为重要.基于主动柔顺控制的原理,提出了面向工业机器人的柔顺力控装置及控制方法.进行了系统的结构设计和动力学建模,基于BP神经网络PID算法,设计了该柔顺力控装置的自适应控制策略.最后进行力控跟踪实验,实验结果表明,柔顺力控装置能够保证打磨过程中工件与工具之间的接触力恒定...