电动负载模拟系统自适应控制系统设计

为了有效抑制电动负载模拟系统多余力矩,从而提高系统加载力矩的输出精度,设计了一种自适应抑制位置干扰力矩的控制方法。基于前馈控制与自适应控制原理,使用MATLAB仿真软件对该方法的有效性作了分析,并进行了试验验证。仿真与试验结果表明:该方法能自适应调节系统加载误差,且舵机运动频率越高,系统跟踪误差调节时间越长;当加载力矩和舵机运动幅值相同时,舵机运动频率越高,该控制方法对系统多余力矩的抑制效果越明显;当加载力矩和舵机运动频率相同时,舵机运动幅值越大,抑制效果越明显。该控制方法能够在系统部分参数未知或者渐变的情况下,有效抑制系统多余力矩。研究结果对飞行器电动负载模拟器的设计具有一定参考价值。     

电动负载模拟器的复合控制策略研究

为提高电动负载模拟器的加载性能,该文在分析电动负载模拟器的结构组成和工作原理的基础上,建立系统的数学模型。针对加载过程中存在的加载误差以及多余力矩问题,采用PID控制与舵机指令直接前馈控制的复合控制方法对舵机负载模拟系统进行校正,实现电动负载模拟器的快速、高精度控制。最后对校正后的系统进行仿真分析,验证该方法的可靠性,具有较高的工程实用价值。     

电动负载模拟器广义连接刚度测试系统研究

为提高电动负载模拟器的动态性能和加载精度,针对广义连接刚度对系统的动态响应、加载精度和稳定性的影响,设计一种广义连接刚度测试系统,在构建系统的硬件结构和软件功能的基础上,结合广义连接刚度的计算方法及影响因素,提出一种通过调整弹性杆刚度确定最佳广义连接刚度的方法,并对多余力矩、机械谐振、动态特性等影响因素及最佳广义连接刚度进行定量分析。实验结果表明:测试系统功能完善,测试结果准确。另外,在系统获得最佳广义连接刚度时,系统加载曲线与指令曲线完全重合,明显消除多余力矩对系统的干扰,为动态测试舵机性能提供先决条件。     

被动式电动加载系统的设计与测试

本文讨论了被动式电动伺服加载系统的相关特性.首先描述了被动式电动加载系统的工作原理和数学模型,并进行了驱动系统的设计.在此基础上对被动式电动加载系统的多余转矩问题及解决方法进行了分析说明.经测试可知,在承载对象速度变化的情况下,被动式电动加载系统输出力矩稳定,可基本满足跟踪要求.     

基于WOA的飞机舵机电动加载系统双环复合控制研究

针对飞机舵机电动加载系统存在舵机与加载电机耦合所造成的多余力矩扰动问题,以无刷直流电机作为加载机构,构建系统数学模型,并提出一种基于鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)的内环电机速度控制、外环力矩控制的双环复合控制策略。在电机速度环控制中,结合Skew Tent混沌映射、动态搜索因子并改进适应度函数设计基于改进型WOA的零基准自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC),利用改进型WOA实现零基准ADRC的参数寻优;在力矩环控制中,设计带有补偿环节的重复PID控制器。仿真结果表明,改进型WOA具有良好的寻优能力,且基于此的双环复合控制策略能够有效提高系统跟踪能力并能明显抑制多余力矩。     

舵机气动伺服加载试验台的初步研究

本文对所研究的试验台的工作原理及其特点进行了分析,建立加载试验台的数学模型,并分析了影响多余力矩的因素.并采用所设计的控制系统对舵机加载试验台的力特性进行了大量的实验,取得了较好的效果.     

舵机测试系统上力矩测量的校准方法研究

介绍了导弹舵机测试系统上力矩测量时所用的扭矩传感器的结构及工作原理,结合导弹舵机测试系统中加载台上扭矩传感器的实际安装结构,设计力矩校准装置,根据扭矩测量的测试原理及溯源要求确立校准方法,采用计算机进行数据采集,将采集到的数据进行运算分析形成校准曲线和拟合直线,最终得出校准结论.     

基于PXI总线的舵机性能测试平台

舵机是空空导弹控制系统的执行机构,舵机测试在导弹性能考核中有重要意义。为了满足对各种类型舵机性能测试的需求,搭建了一个通用化的基于PXI总线的舵机性能测试平台,系统能够实现电动与气动舵机的空载与加载性能测试。软件开发选用Lab Windows/CVI语言,采用多线程技术和模块化设计方法,具有很强的扩展性。应用结果表明:该系统操作简便、覆盖性广、通用性强、精度高,为舵机的性能研究、评估和改进提供了一个良好的工具。     

电动模拟加载测试系统的设计与实现

针对导弹弹翼尾翼电动模拟加载测试系统,设计系统硬件结构,详细分析加载系统中多余力矩的测试及抑制方法,提出以TMS320LF2407 DSP和以直接转矩控制输出的ACS600伺服驱动器为核心的系统实现方法。对电动加载系统快速性和多余力消除这两个关键性的难点给出解决方案。实验结果表明,系统能精确地模拟弹翼及尾翼在飞行展开过程中的气流阻力,满足加载测试系统的快速性要求。     

便携式电动舵机性能测试系统的设计实现

设计了一种可以方便携带的模块化电动舵机性能测试系统,具有测试精度高,抗干扰能力强,通用化好等特点,能够适应模拟和数字两种电动舵机的测试要求,且满足了目前国内空空导弹用电动舵机外场测试的需要。同时,为了确定舵机内部元器件的温度环境,为系统的热设计提供设计和考核依据,该系统还具有远程温度场测试功能。     

液压动态加载的伺服电动缸综合性能测试系统设计

伺服电动缸以其优异的定位及推力控制等性能得到广泛的应用,但是目前的测试系统难以对伺服电动缸进行全面的动静态特性及加载性能测试.于是我们设计了一套伺服电动缸综合性能测试系统,其中配置了液压动态加载装置以及相应的控制检测单元,开发了相应的上下位机软件,因此能够对伺服电动缸的行程、精度、推力等重要指标进行快速自动测试,且具还有高效、稳定、操作方便等优点.     

舵机电液伺服加载复合控制方法研究

为解决飞机舵面加载控制中出现的强干扰、耦合等问题,分析被动式加载系统中干扰力矩的特点,对前馈补偿方法中存在的高阶微分补偿控制器物理上难以实现以及模型失配问题,提出了基于改进型前馈补偿结构和FCMAC-PID控制算法相结合的复合控制方法.在前馈补偿控制器设计中采用加载马达输出转轴角速度作为补偿输入,该种补偿器不仅有效地消除了多余力矩,而且降低了整个系统以及补偿器的阶次.针对普通PID控制器快速性和稳定性之间的矛盾,研究了FCMAC-PID控制器,在保证稳定性的同时快速性得到了改善.仿真表明:采用补偿复合控制器可以有效消除扰动,系统能快速准确跟踪载荷谱.     

基于电磁舵机的地磁抗干扰算法研究

为了消除电磁舵机工作时对地磁传感器的干扰,提高地磁测量系统和滚转角辨识系统的精度,以某型舵机和两轴磁强计为基础,分析了舵机工作时对地磁信号的干扰特点,提出了舵机与地磁芯片的最佳安装位置,并采用数字滤波器抑制电磁舵机对地磁传感器的干扰.根据舵机的工作频率特性,设计了相应的四阶巴特沃斯低通滤波器,以双轴转台为试验平台完成算法的验证,实验结果表明:选取合适的安装位置和IIR巴特沃斯低通滤波器可以有效地减小电磁舵机对地磁传感器的干扰,提高滚转角辨识系统的测量精度.     

利用Linnik显微干涉技术测量微结构动态特性

为了实现微结构的离面运动、幅频特性和谐振频率等动态参数的测量,设计开发了微结构动态测试系统,采用Linnik显微干涉结构,具有放大倍率高和工作距离长的特点.首先,系统利用频闪成像技术、五步相移方法和分割线去包裹算法测量微结构离面运动,然后,再通过扫频技术得到微结构的幅频特性和谐振频率.利用该测试系统对硅微悬臂梁的离面振动和幅频特性进行了测试,实验结果表明:硅微悬臂梁的谐振频率为13.03kHz,离面振动测量重复性误差小于10nm.系统具有较好的测量可重复性和较高的测量精度,能满足微结构动态特性测量对测试系统的性能要求.     

随动压电磁耦合能量采集器的组合共振分析

压电磁耦合能量采集器能够实现较宽频带振动能量转化,但输出功率受激励方向影响较大,为使能量采集器实时获取较大机械能,设计了一种利用摆锤惯性力实时调整压电悬臂梁和磁铁相对位置的新型能量采集装置,通过对其运动特性分析,利用能量法建立了系统的动力学模型,并应用多尺度法和数值计算方法对系统进行求解,分析了外加激励作用下系统的组合共振特性,讨论了外加激励幅值、磁铁间距、摆臂长度、悬臂梁长度和宽度对有效采集频带宽度和输出电压的影响规律。结果表明：摆臂能够使系统在较大加速度激励下获取较高的机械振动幅值,并有效拓展能量采集频带;同时改变磁铁间距、摆臂长度和悬臂梁结构参数可有效提升能量采集性能。     

MEMS三维微触觉力传感器标定方法

针对一种微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)三维微触觉力传感器,采用悬臂梁弯曲变形获得了标准微小力信号,通过测量传感器敏感梁弹性导致的传感器测杆的微小位移量,对标定过程中的误差进行了补偿,实现了三维微触觉力传感器的精确标定.建立了MEMS三维微触觉力传感器标定系统,对悬臂梁的弹性系数进行了标定,对传感器测头输出的微小电压信号设计了线性化的信号调理电路.标定过程中考虑了由于传感器敏感梁弹性变形导致的传感器测杆的微小位移量对标定精度的影响.采用高精度的纳米测量机(nano-measuring machine,NMM)对传感器测杆的位移特性进行测量,利用该参数对传感器的力特性系数进行误差补偿,最后根据传感器输出的初始电压和力特性系数建立了传感器的力特性输出方程.     

弹道修正机构永磁电机的仿真设计及应用测试

依据弹道修正基本原理,对弹道修正装置的气动布局进行分析.完成了弹道修正机构中永磁电机的设计,并对永磁电机齿槽力矩的影响因素进行分析.通过仿真,减小硅钢片槽口宽度可以减小永磁电机的齿槽力矩.利用应变式测力装置,对永磁电机的力矩实际测量可知,修正弹飞行在可修段时永磁电机的力矩大于风阻力矩的20%.结果表明,设计的永磁电机能够满足对舵机的精确控制要求.     

纳米黏弹性测量中谐振抑制方法研究

针对压痕测量软材料中悬臂梁谐振导致测量数据存在较大误差的问题,提出一种在宽带纳米黏弹性测量中抑制悬臂梁谐振的方法。基于z轴动态特性设计一种陷波器类型的前置滤波器,并对输入驱动电压进行滤波;设计基于最小均方误差准则(LMS)的自适应滤波器,参考赫兹接触模型对软材料的复蠕变量进行滤波,进而在输入环节和测量环节消除谐振影响。通过二甲基硅氧烷(PDMS)样本的黏弹性测量实验,验证悬臂梁谐振抑制方法的有效性。     

智能加载激光洛氏硬度标准装置

介绍了一种新型的智能加载激光洛氏硬度标准装置,装置采用电动结合砝码的加载方式,实现了力值加载的智能化过程控制;采用外差激光干涉测量技术,实现了压痕深度的无接触、高精度测量。试验表明:该装置稳定、可靠、准确度高,技术指标达到了国际洛氏硬度新定义的要求,具有很高的实用价值。     

具有溯源性的原子力显微镜探针法向弹性常数标定系统

原子力显微镜(AFM)悬臂梁探针的弹性常数在微纳米尺度力学测试中十分重要,其准确程度直接影响力学测量结果的可靠性,故需对其进行精确标定.因天平法的测量结果可溯源,本文在已有天平法的基础上,研制了一套新型标定系统.该系统将AFM测头与超精密电磁天平相结合.微悬臂梁在精密位移台的带动下接触天平并产生弯曲,接触力由天平测得,微悬臂梁的弯曲量由光杠杆检测,并通过反馈系统进行精确控制,最后根据胡克定律计算出弹性常数.利用本系统对4种不同型号商用微悬臂梁探针的法向弹性常数进行了标定,标定结果表明本系统具有良好的测量重复性.通过进行不确定度分析,得到测量结果的相对标准不确定度优于2%.