电动负载模拟器的研究进展

简要叙述了研究电动负载模拟器的必要性,介绍了目前国内外电动负载模拟器的研究情况,以及应用于负载模拟器的典型控制方法,并分析了它们的特性,结构简单、体积小、成本低,具有小信号跟踪能力强,加载分辨率高,特性稳定,集成度高适合试验研究,成为新型负载系统的探索研究方向。     

电动负载模拟器多余力矩抑制方法研究

为了解决多余力矩对电动负载模拟器强干扰,影响加载指令跟踪精度的问题,论文将基于蚁群优化的PID控制方法用于加载电机控制器的设计.首先在分析加载电机结构以及工作原理的基础上建立了电动加载系统的数学模型,并利用结构不变性原理进行前馈补偿推导;其次针对常规PID控制器无法通过变参数来应对复杂的非线性环境的问题,提出了一种基于...     

神经元控制器在电动负载模拟器中的应用

针对在小转矩加载和对快速性要求较高的场合,电动负载模拟器多余力矩和参数变化的问题,提出了一种基于前馈和反馈相结合的新型单神经元控制器,该控制器在误差较大时切换到bang-bang控制模式。仿真结果表明,该控制器在抑制多余力矩、提高系统鲁棒性和对给定信号的动态跟踪性能方面都具有良好的性能;且其算法简单,学习速度快,易于实现,具有较大的工程实用价值。     

基于迭代学习的电动负载模拟器复合控制

为保证电动负载模拟器力矩精确加载,设计了基于迭代学习控制和舵机位置前馈补偿结合的复合力矩控制器.引入弹性杆结构以提高系统稳定性及加载精度,并从系统响应速度、频宽及稳定性等方面对弹性杆刚度约束进行了分析.建立了控制系统模型,在三闭环结构基础上,引入了舵机位置前馈补偿.为保证正弦负载模拟效果,设计了基于指令力矩幅值和相位修正的迭代学习控制器,并基于P型控制器实现对幅值和相位的迭代学习.最后,分别进行了力矩加载及多余力矩抑制实验,结果证明了该方法的可行性及有效性.     

舵机电动负载模拟器的建模与仿真

负载模拟器可以模拟飞行器飞行过程中受到的空气力矩,是重要的半实物仿真设备之一。论述了系统的基本组成结构,并建立电动负载模拟器的数学模型,详细分析了多余力矩的产生原因与消除方法以及提高电动负载模拟器的动态性能策略。通过仿真可以看出,提出的复合控制抑制多余力矩的方法,在一定程度上消除了多余力矩,保持了跟踪给定。对现实的研究有一定的参考作用,对电动加载系统的进一步研究有借鉴作用。     

新型电动负载模拟器的控制器设计

现有的电动负载模拟器大多采用力矩单闭环的控制结构,因此,人们难以随意控制电流的动态过程以及快速而精确地跟踪力矩。针对这一问题,提出了采用力矩、电流双闭环控制来构造电动负载模拟器的方法;并根据系统的频率特性,采用极点配置和前馈补偿相结合的混合校正策略来改善系统的动态跟踪品质,最后给出了多余力矩的前馈补偿方案。仿真和试验结果验证了该方法的有效性。     

电动负载模拟器的重复控制器的设计

通过分析电动负载模拟器的基本结构和工作原理,建立数学模型并且分析了多余力矩产生的机理,提出一种重复控制和PID控制相结合的复合控制策略,利用重复控制改善系统的稳态特性,利用PID控制改善系统的动态特性.仿真结果表明,所采用的方控制方法能够有效地抑制多余力矩,提高了系统的稳态精度和动态性能.     

TMS320C30在液压伺服控制中的应用：液压负载模拟器控制器设计

液压负载模拟器被广泛应用于许多工程实践场合，随着控制律和加载对象的日趋复杂，对其伺服控制器的迭代速率和精度也提出更高的要求。本文结合伺服控制器的结构特点和目前国内ＤＳＰ芯片开发现状，设计了具有一定通用性结构的支持双ＣＰＵ的高速数字式伺服控制器，通过管理软件、支持软件和相应的管理硬件结构，使控制器操作简便、配置灵活，形成了具有二次开发能力的伺服控制器软、硬件平台，能够满足一大类高速高精度伺服控制的要求，并分析了控制器性能及相关因素，给出了在飞行模拟器液压操纵负荷系统中的实际应用结果。     

电动直线负载模拟器反步控制器设计与研究

为提高某型航天用电动直线负载模拟器(Electric Linear Load Simulator, ELLS)的加载精度与动态性能,提出一种基于Backstepping设计思想的ELLS控制器设计方案。通过推导建立了ELLS的状态空间方程,接着采用Backstepping方法设计了反步控制器,并采用Lyapunov定理来保证了系统的全局渐进稳定性。最终,采用SIMULINK仿真软件搭建了ELLS仿真模型并引入所提出的控制器,仿真实验结果表明：采用了反步控制器的ELLS的系统响应性能较快,系统输出精度较高,满足系统性能要求;且与仅采用力闭环控制相比,所提出控制器多余力抑制效果明显提升,系统的抗扰能力进一步增强。     

基于模糊PID的电动负载模拟器控制

针对机械负载的动力学模拟问题,该文给出了基于电动系统的负载模拟控制方法,该控制方法可以模拟机械负载的静态和动态特性。负载模拟系统可用于电力传动系统的测试以及复杂的控制算法的验证,在系统中采用负载模拟电动机代替实际机械负载。首先给出了负载模拟实验平台的数学模型,然后详细推导了负载模拟控制方法,该策略利用闭环控制计算负载模拟电机的参考转矩。仿真结果表明,不仅在负载模拟系统转动惯量与真实机械系统转动惯量相近情况下有效,而且在二者转动惯量相差很大的情况下依然有效。     

波音737NG电气负载控制系统模拟器的研制

针对民用飞机维护训练系统设计中存在的电气负载控制线路配置复杂和结构固化的问题,应用远程配电控制和自动配置技术,实现了波音737NG电气负载控制系统模拟器.模拟器由通用电气负载控制板硬件模块、功能配置模块和排故训练模块三部分组成,并通过WIFI实现系统组网,具有可重构特性,可根据不同机型要求方便组合,线路简单,易于标准化施工.实践应用表明,模拟器软硬件结合,有效满足了大规模飞机维护训练和系统集成测试的实际需求.     

卫星负载运动模拟器控制电路设计

分析了ADI公司推出的单片机ADμC842和ALTERA公司的FPGA芯片EP1C3T144C6的功能特点;根据卫星负载运动模拟器的工作特点和控制要求,设计了基于ADμC842和FPGA的卫星负载运动模拟器控制电路。该电路结合单片机的控制能力和FPGA的逻辑处理能力,很好地满足了卫星负载运动模拟器控制系统的控制要求。实际应用结果表明,该控制电路实现了卫星负载运动模拟器的实时控制,增强了系统的可靠性和可扩展性,取得了很好的控制效果。     

基于神经网络的无人机负载模拟器的复合控制

衡量负载模拟器系统性能的关键指标是多余力矩的抑制。针对无人机负载模拟器系统的非线性及多余力矩强扰动的特点,依据神经网络的非线性逼近和自学习特性,提出了一种基于神经网络和前馈相结合的复合控制器,用来提高系统的性能。复合控制器利用前馈来补偿定常多余力,利用神经网络进行在线辨识、控制来补偿系统的非线性部分,很好地抑制了多余力矩。该文给出了具体的控制结构和算法。仿真结果还表明该方法极大地改善了系统动态加载性能,有很强的鲁棒性。     

基于RBF神经网络的电动负载模拟器摩擦与间隙补偿方法研究

为提高电动负载模拟器系统的动态性能和信号跟踪准确度,提出针对系统摩擦和间隙进行补偿的方法。采用基RBF波神经网络的PID 控制器实现摩擦非线性补偿,同时利用间隙逆模型针对间隙非线性进行补偿。利用Matlab 软件对补偿结果进行仿真验证,仿真结果显示经过补偿后系统正弦响应曲线跟随性能变好,跟踪误差明显减小,准确度得到很大改善。仿真结果证明：基于RBF神经网络的PID 控制器和间隙逆模型分别对摩擦和间隙有明显的抑制效果,系统动态性能得到提高。     

RTX在负载模拟器控制软件中的应用

为解决负载模拟器控制系统的实时性问题,提出了Windows+RTX的软件解决方案,并对RTX系统的实时性进行了分析和测试.针对某型电动负载模拟器项目要求,为其设计了控制系统,并实现了Windows+RTX的实时控制软件方案一利用MFC开发了控制软件系统界面程序,且利用RTX开发了实时控制后台RTSS程序.实验结果表明,方案完全满足项目指标要求,有较好的加载效果,并具有很好的工程实用价值.     

本期摘要

电动负载模拟器的研究进展注山西省科技攻关项目（项目编号：20100321056-01）作者郭晓乐,杨瑞峰,贾建芳单位：中北大学信息与通信工程学院山西太原030051摘要：简要叙述了研究电动负载模拟器的必要性,介绍了目前国内外电动负载模拟器的研究情况,以及应用于负载模拟器的典型控制方法,并分析了它们的特性,结构简单、体积小、成本低,具有小信号跟踪能力强,加载分辨率高,特性稳定,集成度高适合试验研究,成为新型负载系统的探索研究方向。     

电液负载模拟器的自适应滑模控制方法

针对电液负载模拟器存在的系统非线性、不确定性和强干扰的控制难点,设计了自适应滑模控制方法.设计积分滑模以降低控制器对期望跟踪轨迹高阶导数的要求;设计动态滑模算法抑制抖振;采用小脑模型关节控制器(CMAC)在线学习系统不确定性以降低控制器参数设计的保守性.设计了自适应滑模控制律,给出了CMAC神经网络权值调整算法,证明了控制器的稳定性,以确保系统稳定且输出跟踪误差渐近收敛于零.仿真结果证明了控制策略的有效性.     

用于船舶舵机的电液负载模拟器之控制系统

对船舶舵机使用的电液负载模拟器,建立了传递函数模型,给出了频率特性.根据这个模拟器的实时性和跟踪精度指标,设计了主从式结构计算机控制系统;其中采用了自适应模糊PID控制器,以保证系统的鲁棒性能;又设计了前馈控制器,提供速度补偿和加速度补偿,使系统有多余力时,能够满足性能指标.实际加载实验表明,无论主动或被动加载,其精度都满足设计指标,并且系统工作稳定可靠.     

电动伺服加载系统双回路控制方法研究

在飞行器舵机测试研究中,衡量负载模拟器系统性能的关键指标是多余力矩的抑制,电动负载模拟器被用于研究仿真飞行器飞行过程中舵机承受的铰链力矩,是舵机测试和半实物仿真的关键设备之一,针对电动负载模拟器在启动过程、正常运行和换向过程中多余力矩产生的机理,为提高负载模拟器在小梯度下的加载精度,提出采用双回路控制方案来减小多余力矩,基于双同路控制系统数学模型进行了仿真实验,仿真结果表明在不同的加载梯度、舵机运动频率和幅度下,双回路控制均实现了良好的控制结果,从而验证了方法的有效性.     

电液负载模拟器的二次型最优控制算法

电液负载模拟器属于被动式加载系统,受载对象的自主运动和加载装置的运动相互耦合,所产生的位置扰动会引起多余力。为抑制多余力建立了电液负载模拟器的状态空间模型,利用线性二次型最优控制理论设计了最优控制算法,算法具有最优状态反馈、最优前馈补偿和外扰补偿,使得电液负载模拟器的性能有明显提高。电液负载模拟器的仿真计算结果表明,利用最优控制算法设计的电液负载模拟器较好地抑制了多余力,从而较好地跟踪力指令。