舵机模拟负载测试系统加载控制模型的研究

发布时间：2020-05-20 22:51

【摘要】：舵机负载模拟系统是进行飞行器地面半实物仿真的主要设备之一,它可以模拟舵机在飞行中的受力状况,对其性能进行反复的测试和实验,获得实验数据,并据此判断其性能的优劣,以期进行重新设计和改进达到飞行器总体对舵机系统的技术指标要求。因此负载模拟器性能的高低直接关系到仿真和测试实验的可靠性和置信程度,是保证航空、航天型号产品和武器系统精度和性能的基础。针对如何提高负载模拟器加载性能这一问题,国内外大多数学者都将研究重心放在减小多余力的上面。本文针对摩擦力矩加载精度不高和加载过程中出现的波动和时间滞后问题,将从分析和研究摩擦力矩加载过程中的摩擦机理出发,采用实验探究和PID控制相结合的方法,最大限度的提高摩擦力矩加载的稳态性能和动态性能。为此,本文主要进行以下工作:首先,针对摩擦力矩的加载方式和计算方法进行说明。分析了摩擦力矩加载过程中摩擦力的静态特性和动态特性对系统低速性能的影响,并进一步通过实验探究了低速时摩擦系数随加载液压缸压力的变化关系,利用曲线拟合的方法得出了不同压力下的摩擦力矩补偿经验公式,为下一步组建摩擦力矩补偿控制模型和实验验证做准备。然后运用传递函数法建立加载系统的数学模型,并将力矩补偿经验公式加入到数学模型中组成摩擦力矩补偿控制模型,然后进行仿真。又运用微分方程积分模块法建立了系统的摩擦力矩补偿控制模型,通过仿真验证了第一种建模方法的可行性。仿真结果表明力矩补偿经验公式提高了系统的控制精度。但是针对系统出现的波动和响应滞后问题,将PID调节器加入到控制模型中,运用临界比例法整定PID控制器参数,通过比较P控制器、PI控制器和PID控制器仿真结果得出PI控制器能更有效的提高系统的稳定性、动态性能和稳态性能。最后进行摩擦力矩加载实验,首先通过实验验证摩擦力矩补偿控制模型的正确性,确实提高了力矩加载精度,但是摩擦力矩加载过程中出现的波动和滞后问题并没有得到解决,为此,将PID控制器模块加入到PLC控制系统中,然后进一步通过实验探究经过摩擦力矩补偿和PID控制器调节后系统各方面性能的影响。总之,运用摩擦力矩补偿和PID控制相结合的方法提高了系统的加载性能。
【图文】：

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图 1.1 第一台电液式负载模拟器工作原理图Fig.1.1 Working principle diagram of the first electro-hydraulic load simulator负载进行加载时液压缸的左右两腔会产生压力差，，压力传感器将采信号反馈给控制系统，控制系统通过 PID 控制、解耦控制、自适应

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图 1.2 PID 控制原理Fig 1.2 PID control principle由图 1.2 可知，整个控制系统的组成包括 PID 控制器和被控对象。控制系统的输出值通过闭环回路反馈回来与系统的给定值进行比较，一般情况下这两个值
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V216.8

【参考文献】