加載測試系統(tǒng)又稱力矩伺服系統(tǒng)或負(fù)載模擬器,常用于地面半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)中模擬承載系統(tǒng)在實(shí)際工況下所受負(fù)載。為對(duì)某系列伺服閥的控制性能、機(jī)械性能進(jìn)行加載測試,基于傳統(tǒng)扭矩式負(fù)載模擬器形式,本文研制了一套雙通道通用型電動(dòng)直線加載測試系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟硬件及控制方法進(jìn)行了優(yōu)化。首先,本文應(yīng)用機(jī)理建模法,構(gòu)建了考慮承載單元運(yùn)動(dòng)特性的系統(tǒng)整體耦合模型,通過對(duì)系統(tǒng)加載單元、承載單元模型的不確定性分析和傳動(dòng)剛度、摩擦阻尼及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等因素對(duì)前向、擾動(dòng)通道特性的影響研究,表明了剛度等因素對(duì)影響加載測試系統(tǒng)多余力抑制效果、加載測試精度的作用效果。其次,研究了加載控制系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性,采用了局部反饋、相位滯后校正來提高穩(wěn)定性。為抑制多余力,采用了一種串入低通濾波器的標(biāo)稱模型擾動(dòng)觀測器,并提出了以力閉環(huán)為外環(huán),位置環(huán)、電流環(huán)為內(nèi)環(huán)的三環(huán)復(fù)合控制方法,在力外環(huán)引入模糊自適應(yīng)PID控制以提高加載精度,仿真驗(yàn)證了方法有效性。在此基礎(chǔ)上,基于PXI總線,搭建加載測試系統(tǒng)硬件架構(gòu),優(yōu)化軟件系統(tǒng)的總體架構(gòu)與原理結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了上位機(jī)主程序、下位機(jī)實(shí)時(shí)程序及上下位機(jī)的通信程序。最后,以某型承載單元為對(duì)象,進(jìn)行了控制性能和位置伺服... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１機(jī)械式負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)??

?電動(dòng)直線加載測試系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其控制方法研究??某型電液式負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)見圖１．２，主要由角位移伺服單元與轉(zhuǎn)矩伺服單元組??成，電子控制器通過電液伺服閥控制被測舵機(jī)馬達(dá)與加載馬達(dá)，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)位移指??令、扭矩指令的跟蹤，其中兩部分伺服單元相互耦合，被測舵機(jī)馬達(dá)的位移輸出會(huì)導(dǎo)??致加載馬達(dá)（７）腔內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)迫流量，尤其在被測舵機(jī)啟動(dòng)與換向時(shí)，電液式系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生??較大的多余力矩，從而導(dǎo)致加載性能難以提高［１￣。??１廣??１－編碼器２，?９－電子控制器３，?８－電液伺服閥４－舵機(jī)馬達(dá)５－連接節(jié)６－轉(zhuǎn)矩傳感器７－加載馬達(dá)??圖１．２電液式加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)??（３）電動(dòng)式加載系統(tǒng)??隨著交流伺服技術(shù)、現(xiàn)代伺服控制理論的發(fā)展，與機(jī)械式及電液式加載系統(tǒng)相??比，電動(dòng)式加載系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)快、可靠性強(qiáng)和加載精度較高等優(yōu)點(diǎn)，因此在??中小功率、中輕載領(lǐng)域已逐漸取代機(jī)械式及電液式加載系統(tǒng)［＂］。以伺服電機(jī)為執(zhí)行元??件的某型電動(dòng)式加載系統(tǒng)如圖１．３所示

１廣??１－編碼器２，?９－電子控制器３，?８－電液伺服閥４－舵機(jī)馬達(dá)５－連接節(jié)６－轉(zhuǎn)矩傳感器７－加載圖１．２電液式加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)??（３）電動(dòng)式加載系統(tǒng)??隨著交流伺服技術(shù)、現(xiàn)代伺服控制理論的發(fā)展，與機(jī)械式及電液式加載系，電動(dòng)式加載系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)快、可靠性強(qiáng)和加載精度較高等優(yōu)點(diǎn)，因小功率、中輕載領(lǐng)域已逐漸取代機(jī)械式及電液式加載系統(tǒng)［＂］。以伺服電機(jī)為的某型電動(dòng)式加載系統(tǒng)如圖１．３所示，其主要加載測試原理為：上位機(jī)分別設(shè)載指令、驅(qū)動(dòng)指令，并經(jīng)控制器傳輸給響應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)互為耦合、承載系統(tǒng)完成指令操作。為提高控制精度，需要傳感器測量扭矩伺服系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的相應(yīng)控制指標(biāo)，同時(shí)將所采集信號(hào)反饋給控制器進(jìn)行多余力矩抑制理，從而滿足高精度加載系統(tǒng)的指標(biāo)要求。電動(dòng)式負(fù)載模擬器目前是負(fù)載模專家學(xué)者研究的重點(diǎn)，多應(yīng)用于需要中小功率或轉(zhuǎn)矩加載的航空航天領(lǐng)域［１氣??Ｉ上位機(jī)丨??

【參考文獻(xiàn)】：
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