飞机舵机电液负载模拟器控制算法优化设计

发布时间：2021-12-10 01:28

　　随着我国航空工业的井喷式发展,对民航及军工领域的飞机安全性能提出了越来越严格的要求。为了保证飞机安全飞行,需要对机载航电设备进行定期维护和检测。飞机舵机电液负载模拟器是一种在实验室环境下检测舵机性能指标的一种地面半实物仿真设备。由于该系统存在非线性和不确定性因素影响,同时受到多余力干扰,严重影响系统其跟踪精度和控制精度。因此,如何设计合理的控制方案,最大限度地抑制多余力,提高系统各项性能指标,已经成为我国民航航电设备检测领域亟待解决的研究课题。本文在分析国内外飞机舵机电液负载模拟器研究现状的基础上,首先研究了系统的结构组成和工作原理,确定了各部分元件选型和技术性能指标。其次,建立了系统的数学模型,并对多余力产生机理及特性进行了研究。最后,根据系统模型设计复合控制方案。一方面,基于BP神经网络算法设计系统辨识器。采用PSO算法和CPA算法对BP神经网络进行优化,不仅有效避免了BP神经网络陷入局部极小,而且提高了辨识精度。另一方面,将系统辨识得到的非线性模型替代传统的数学模型,作为控制器的控制对象。采用DRNN神经网络对PID控制器参数进行在线整定。MATLAB仿真实验结果表明,相比于传统... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

加载系统控制台的实物图

中国民航大学硕士学位论文122.2.2阀控液压缸一般来说，电液伺服系统中的液压动力元件，通常可以分为阀控式和泵控式两种。分析飞机舵机电液负载模拟器的工作原理，采用阀控液压缸作为加载系统的执行机构，将系统的液压能转化为机械能，是系统中重要的关键部件，阀控液压缸的结构图如图2-3所示。图2-3液压缸结构图对阀控液压缸进行选型和参数计算过程如下：(1)静载为了满足飞机舵机电液负载模拟器的实验要求，选择对称结构的双伸出杆的阀控液压缸作为系统部件。根据加载系统的设计要求，系统的额定工作压力为28MPasP=。考虑到电液负载模拟器加载系统中阀控液压缸的管路损耗，取负载压力1226MPaLP=P=PP=，负载力max300KNLF=。其中1P、2P分别为阀控液压缸活塞两侧的压力。设pA为阀控液压缸活塞的有效面积，D为阀控液压缸活塞的直径，d为阀控液压缸活塞杆的直径。由LmaxPF=PA(2.3)22π()4pDdA=(2.4)可得22Dd=147cm(2.5)

中国民航大学硕士学位论文14载系统和飞机舵机，从而增加加载系统和飞机舵机之间的弹性形变，从而减小飞机舵机在主动运动过程中对加载系统产生的冲击和干扰。由于飞机舵机电液负载模拟器在加载过程中，加载系统输出的加载力超前于加载系统的控制指令信号，在选择橡胶-金属缓冲弹簧时，需要使橡胶-金属缓冲弹簧的刚度大于加载系统的加载梯度。由于加载系统在加载过程中需要考虑不同的加载环境，本文选择具有变刚度性能的橡胶-金属缓冲弹簧作为连接元件，其结构如图2-4所示。图2-4橡胶-金属缓冲弹簧结构图2.2.4传感器传感器将检测到的系统状态量按照一定规律转化为电信号或者其他指定信号。在选择传感器类型时，需要考虑传感器的使用场合和被测量的特点，选择合适的传感器。确定传感器类型之后，需要考虑其灵敏度、频率响应特性等性能指标，保证控制系统的控制精度。在飞机舵机电液负载模拟器系统中使用了两种传感器，分别是力传感器和位移传感器。(1)力传感器力传感器的作用是将飞机舵机对加载系统的干扰力转换为电信号，再传递到加载系统的控制计算机，计算之后输出相应的控制指令信号。根据飞机舵机电液负载模拟器的实验要求，系统采用霍尼韦尔Models3176型力传感器，其技术指标如表2-5所示。表2-5Models3176型力传感器的技术指标精度等级(%)非线性(%)滞后(%)重复性(%)0.20.10.10.02(2)位移传感器


本文编号：3531658