电液伺服加载台的设计与实验研究

发布时间：2017-04-27 05:05

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【摘要】： 电液伺服加载系统是模拟飞行器在飞行过程中舵面所受空气动力矩的加载装置，其功能是在实验室条件下复现飞行器舵面所承受的各种气动载荷。作为地面半实物仿真的主要设备，高性能的电液伺服加载设备为新型导弹等飞行器的设计、应用提供性能实验数据，为新技术的推广提供可靠的试验资料。由于是一个典型的力伺服系统，而且在仿真实验过程中需要模拟各种气动载荷的变化情况，电液伺服加载系统是一个相当复杂的机—电—液复合系统。从控制的角度，它又是一个强耦合、时变受控对象。关于电液伺服加载系统的研究涉及到系统动力学、液压传动、控制理论和计算机控制技术等多学科的综合内容。电液伺服加载系统的研究得到了国内外仿真和控制领域众多学者的重视，并且一直是液压控制领域的一个前沿课题。为了满足飞行器系统仿真的需要，各相关单位对电液负载仿真台的性能指标提出了很高的要求并提出了各种解决方案，但在满足双十指标的情况下一般达到的频带只有8～10周。 本文的目的就是设计、调试带有弹簧杆缓冲结构的单通道电液伺服加载台，通过试验比较、验证不同控制算法的工程实际效果；分析和研究应用结构不变性原理如何改善加载系统的动态性能，，目的是通过引入速度和加速度的复合前馈信号将系统的动态频带提高到15Hz左右，并且有效的抑制力加载系统固有的多余力矩，抑制比要达到80％以上。 本文重点研究了电液伺服加载台及其计算机控制系统的设计，采用PID控制技术对控制系统进行参数配置，完成了不同实验条件下的加载实验，并在此基础上进行了分析和总结。论文的主要工作有以下几个方面： (1)对电液伺服加载台进行系统设计。在结构上，选择了减震弹簧杆作为缓冲；选用PQ阀作为电液伺服阀。 (2)完成了电控部分的安装调试。 西北工业大学硕士学位论文 摘要 一 O）完成了控制系统中传感器的安装与标定。 O）分析控制系统模型，根据多余力矩的产生机理确定了采用速度、加速度复合 前馈的控制结构来抑制系统的多余力矩，提高系统的性能。 ＊）编写实时控制软件，完成计算机控制系统的设计和系统的联合调试。 忙）采用PID控制技术对电液伺服加载系统进行调参和实验，验证了复合前馈的 实际控制效果。 O 对实验结果进行分析和总结。 实验和实测数据的分析表明本次电液伺服加载系统的设计是成功的，在使用 速度前馈和新的加速度前馈控制后系统的频带达到了 16Hi，这是本领域的一个 技术突破。多余力矩的消扰比例也超过了 80％，超过了本次系统的设计指标。 证明了引入速度和加速度前馈控制对有效提高系统的动态特性和进一步抑制多 余力矩具有良好的效果。
【关键词】：电液伺服加载系统 不变性原理 多余力矩 PID控制 实验研究
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：V221
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 论文研究背景和意义9-10
• 1.2 电液伺服加载系统原理10-11
• 1.3 电液伺服加载系统的发展概况11-14
• 1.3.1 国内的发展概况11-13
• 1.3.2 国外的发展概况13-14
• 1.4 本文的主要工作和意义14-15
• 第二章 系统设计15-25
• 2.1 电气系统构成15
• 2.2 系统硬件调试15-19
• 2.2.1 控制机箱内部调试15-16
• 2.2.2 电液伺服阀与力矩传感器的标定16-18
• 2.2.3 加速度传感器的安装与标定18-19
• 2.3 计算机系统设计19-22
• 2.3.1 概述19-20
• 2.3.2 技术参数20
• 2.3.3 计算机系统软件20-22
• 2.4 系统关键技术22-25
• 2.4.1 多余力矩的抑制22-23
• 2.4.2 梯度变化的加载23-24
• 2.4.3 传感器与执行部件24
• 2.4.4 实时控制软件编程24-25
• 第三章 控制器设计25-31
• 3.1 加载系统的数学模型25-26
• 3.2 多余力矩的产生机理及其特性分析26-30
• 3.2.1 多余力矩的定义与产生机理26-27
• 3.2.2 多余力矩的特性分析27
• 3.2.3 采用结构不变性原理消除多余力矩的分析27-30
• 3.3 多余力矩的测量方法及指标30-31
• 3.3.1 多余力矩测量30-31
• 第四章 软件系统设计31-43
• 4.1 系统开发运行环境32-33
• 4.2 菜单系统33-36
• 4.2.1 全局配置参数34-35
• 4.2.2 系统硬件初始化35-36
• 4.3 界面功能36-41
• 4.3.1 状态显示部分36
• 4.3.2 通道控制部分36-41
• 4.3.3 消息显示栏41
• 4.4 数据后处理环境41-43
• 第五章 电液伺服加载的实验研究43-57
• 5.1 试验系统构成43-44
• 5.2 实验及性能分析44-55
• 5.2.1 系统归零实验44
• 5.2.2 假舵机系统实验44-46
• 5.2.3 加载系统实验46-50
• 5.2.4 利用前馈控制改善加载系统动态特性品质的实验50-54
• 5.2.5 抑制多余力矩指标的实验54-55
• 5.3 实验分析与结论55-57
• 第六章 总结57-59
• 6.1 论文总结57
• 6.2 改进与提高57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-62

【引证文献】

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本文编号：329953