电动直线加载测试系统优化设计及其控制方法研究

发布时间：2020-12-30 22:35

　　加载测试系统又称力矩伺服系统或负载模拟器,常用于地面半实物仿真实验中模拟承载系统在实际工况下所受负载。为对某系列伺服阀的控制性能、机械性能进行加载测试,基于传统扭矩式负载模拟器形式,本文研制了一套双通道通用型电动直线加载测试系统,并对系统结构、软硬件及控制方法进行了优化。首先,本文应用机理建模法,构建了考虑承载单元运动特性的系统整体耦合模型,通过对系统加载单元、承载单元模型的不确定性分析和传动刚度、摩擦阻尼及转动惯量等因素对前向、扰动通道特性的影响研究,表明了刚度等因素对影响加载测试系统多余力抑制效果、加载测试精度的作用效果。其次,研究了加载控制系统闭环稳定性,采用了局部反馈、相位滞后校正来提高稳定性。为抑制多余力,采用了一种串入低通滤波器的标称模型扰动观测器,并提出了以力闭环为外环,位置环、电流环为内环的三环复合控制方法,在力外环引入模糊自适应PID控制以提高加载精度,仿真验证了方法有效性。在此基础上,基于PXI总线,搭建加载测试系统硬件架构,优化软件系统的总体架构与原理结构,设计了上位机主程序、下位机实时程序及上下位机的通信程序。最后,以某型承载单元为对象,进行了控制性能和位置伺服... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１机械式负载模拟器结构??

?电动直线加载测试系统优化设计及其控制方法研究??某型电液式负载模拟器结构见图１．２，主要由角位移伺服单元与转矩伺服单元组??成，电子控制器通过电液伺服阀控制被测舵机马达与加载马达，分别实现对位移指??令、扭矩指令的跟踪，其中两部分伺服单元相互耦合，被测舵机马达的位移输出会导??致加载马达（７）腔内产生强迫流量，尤其在被测舵机启动与换向时，电液式系统会产生??较大的多余力矩，从而导致加载性能难以提高［１￣。??１广??１－编码器２，?９－电子控制器３，?８－电液伺服阀４－舵机马达５－连接节６－转矩传感器７－加载马达??图１．２电液式加载系统结构??（３）电动式加载系统??随着交流伺服技术、现代伺服控制理论的发展，与机械式及电液式加载系统相??比，电动式加载系统具有动态频率响应快、可靠性强和加载精度较高等优点，因此在??中小功率、中轻载领域已逐渐取代机械式及电液式加载系统［＂］。以伺服电机为执行元??件的某型电动式加载系统如图１．３所示

１广??１－编码器２，?９－电子控制器３，?８－电液伺服阀４－舵机马达５－连接节６－转矩传感器７－加载图１．２电液式加载系统结构??（３）电动式加载系统??随着交流伺服技术、现代伺服控制理论的发展，与机械式及电液式加载系，电动式加载系统具有动态频率响应快、可靠性强和加载精度较高等优点，因小功率、中轻载领域已逐渐取代机械式及电液式加载系统［＂］。以伺服电机为的某型电动式加载系统如图１．３所示，其主要加载测试原理为：上位机分别设载指令、驱动指令，并经控制器传输给响应驱动器，由驱动器驱动互为耦合、承载系统完成指令操作。为提高控制精度，需要传感器测量扭矩伺服系统与伺服系统的相应控制指标，同时将所采集信号反馈给控制器进行多余力矩抑制理，从而满足高精度加载系统的指标要求。电动式负载模拟器目前是负载模专家学者研究的重点，多应用于需要中小功率或转矩加载的航空航天领域［１气??Ｉ上位机丨??

【参考文献】：
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本文编号：2948417