电动操纵负荷模型力加载系统分析

发布时间：2017-10-10 09:27

  本文关键词：电动操纵负荷模型力加载系统分析

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【摘要】：操纵负荷系统是飞行模拟机中不可或缺的部分,它不仅向主仿真计算机提供了实时舵偏角参数,而且负责完成系统模型力的计算与加载,从而使驾驶员能够获得逼真的操纵力感。随着电动技术的发展,电动操纵负荷系统成为研究的主流。本文对于电动操纵负荷系统的研究主要采用仿真分析的方法,使用MATLAB建立相应模型并对模型进行仿真分析。研究主要集中在系统控制策略研究及系统力加载方式研究两个方面。系统控制策略的研究主要是建立系统数学模型,应用控制策略达到消除系统多余力矩、提高系统力加载精度及快速性的目的。针对系统中存在的多余力矩扰动,在系统中应用前馈+串联复合控制策略,搭建相应模型并仿真分析,仿真结果表明当不考虑系统时变性与非线性时,该控制策略能够起到较好的控制效果;针对系统的非线性与时变性,在系统中应用前馈+模糊PID复合控制策略,搭建相应模型并仿真分析,仿真结果表明,该控制策略对非线性时变系统有较好的控制效果。系统力加载方式研究主要是对力加载机构中电机及其控制方式的研究,使得系统具有良好的调速性能。针对常用的直流伺服力加载系统中存在的问题,选用永磁同步电机为执行机构,搭建交流伺服力加载系统,并采用矢量控制策略及电压空间矢量脉宽调制技术对交流伺服力加载系统进行控制。仿真结果表明在相应调速策略的控制下,交流伺服力加载系统可以获得媲美直流伺服力加载系统的调速性能且具有其独特优势。
【关键词】：电动操纵负荷系统 复合控制 模糊PID控制 永磁同步电机 交流伺服系统
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V216.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 飞行模拟机系统组成9-11
• 1.3 操纵负荷系统简述11
• 1.4 操纵负荷系统的国内外研究状况11-13
• 1.4.1 系统控制策略研究11-12
• 1.4.2 系统力加载方式研究12-13
• 1.5 本文的主要研究内容及章节安排13-14
• 第二章 电动操纵负荷系统数学模型建立14-22
• 2.1 电动操纵负荷系统的组成及工作原理14-15
• 2.2 操纵杆杆力与杆位移关系数学模型15-18
• 2.3 交流伺服加载系统的数学模型18-20
• 2.3.1 电机加载系统模型18-19
• 2.3.2 PWM驱动器模型19
• 2.3.3 机械传动机构模型19
• 2.3.4 力传感器模型19-20
• 2.3.5 钢索传递模型20
• 2.4 电动操纵负荷系统的数学模型20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 模型力加载系统控制策略研究22-32
• 3.1 串联控制策略分析22-25
• 3.1.1 相位超前校正22
• 3.1.2 相位滞后校正22-23
• 3.1.3 相位滞后-超前校正23
• 3.1.4 PID控制器的设计及参数整定23-25
• 3.2 前馈补偿控制策略分析25-28
• 3.3 智能控制策略分析及比较28-29
• 3.4 模糊控制策略分析29-30
• 3.5 模糊PID控制策略分析30-31
• 3.6 本章小结31-32
• 第四章 模型力加载系统仿真结果分析32-45
• 4.1 PID控制器参数设定及仿真分析32-35
• 4.2 前馈控制器设计及仿真分析35-37
• 4.3 模糊控制器设计及仿真分析37-41
• 4.4 模糊PID控制器设计及仿真分析41-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 模型力加载方式研究45-60
• 5.1 直流伺服加载方式与交流伺服加载方式的比较45
• 5.2 永磁同步电机的优点45-46
• 5.3 常见交流控制策略研究及比较46-47
• 5.4 永磁同步电机的矢量控制47-50
• 5.5 永磁同步电机SIMULINK模型50-51
• 5.6 永磁同步电机空间矢量脉宽调制的原理及实现51-57
• 5.7 采用SVPWM调制的PMSM矢量控制模型57-59
• 5.8 本章小结59-60
• 总结与展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 在读期间发表的学术论文65

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本文编号：1005599