本文關(guān)鍵詞：新型負載模擬器摩擦副及控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 負載模擬器 摩擦力矩 瞬時溫度場 內(nèi)�？刂� xPC實時仿真

【摘要】：舵機負載模擬器屬于地面加載設(shè)備中的一種,用以模擬飛行裝置飛行時舵機受到的空氣力矩載荷譜。負載模擬器的加載性能好壞,可以通過其對實際空氣力矩的復(fù)現(xiàn)精確度來評價。隨著各國在航天航空領(lǐng)域的長足發(fā)展,高精度的負載模擬器更加受到重視,因此研制高性能負載模擬器對航天航空事業(yè)具有重要意義。十幾年間,傳統(tǒng)負載模擬器無法消除的多余力一直制約其性能的提高,所以多余力矩的抑制成為國內(nèi)外研究的重點,目前結(jié)構(gòu)補償和控制補償抑制效果都不盡如人意。本文利用摩擦加載原理設(shè)計的新型負載模擬器,加載形式由被動變?yōu)橹鲃?理論上能實現(xiàn)多余力矩完全消除。承接已有研究成果,針對新型負載模擬器理論研究不充分的問題,進行以下研究工作:首先,對新型負載模擬器摩擦力矩進行理論研究,為后續(xù)控制器設(shè)計提供依據(jù)。分析傳統(tǒng)摩擦力矩簡單積分的計算方法,根據(jù)摩擦磨損原理,提出修正的摩擦力矩計算公式,分別應(yīng)用于圓環(huán)式、圓盤式、扇形式三種摩擦盤結(jié)構(gòu);應(yīng)用仿真軟件初步驗證該公式的合理性,并討論摩擦盤結(jié)構(gòu)參數(shù)對摩擦力矩波動的影響。其次,對加載系統(tǒng)摩擦盤溫度場進行研究,為摩擦盤設(shè)計提供參考。針對加載過程中摩擦熱問題,結(jié)合傳熱學(xué)原理,建立摩擦盤的瞬時溫度場方程,分析傳熱過程中相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系;利用熱力學(xué)仿真軟件解算摩擦盤加載過程的熱—機耦合問題,討論各加載條件對溫度場和摩擦力矩波動影響;提出尺寸因子概念,利用仿真軟件初步驗證其對摩擦盤溫度場預(yù)估的可行性。最后,對負載模擬器進行系統(tǒng)建模和實驗研究。對比線性和非線性系統(tǒng)模型,分析簡化模型的可靠性;針對前文得到摩擦力矩波動的特點,以及未校正系統(tǒng)對外部干擾抑制較差的缺點,設(shè)計可靠且實用的內(nèi)�？刂破�,與PID控制進行仿真比較,驗證內(nèi)模控制器對加載性能提升效果。進一步改進內(nèi)模控制器,設(shè)計魯棒性更佳的雙口內(nèi)�？刂破饕砸种颇Σ亮夭▌�,分析其在信號跟蹤精度、干擾抑制率、參數(shù)變化適應(yīng)性方面的表現(xiàn)。利用負載模擬器樣機進行實驗研究,討論該樣機的性能,實驗驗證內(nèi)�？刂破鬏^PID控制器在靜態(tài)和動態(tài)加載性能的提升效果。
【關(guān)鍵詞】：負載模擬器 摩擦力矩 瞬時溫度場 內(nèi)�？刂� xPC實時仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V216.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景和意義10
• 1.2 傳統(tǒng)負載模擬器研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國外電液負載模擬器的研究成果11
• 1.2.2 國內(nèi)電液負載模擬器的研究成果11-13
• 1.2.3 傳統(tǒng)負載模擬器多余力矩研究概述13
• 1.3 國內(nèi)外摩擦盤研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 摩擦模型研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 摩擦盤的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 摩擦盤溫度場研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 新型負載模擬器摩擦力矩分析18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 系統(tǒng)加載原理與技術(shù)指標18-19
• 2.3 摩擦力矩計算19-27
• 2.3.1 不同結(jié)構(gòu)摩擦力矩理論計算20-22
• 2.3.2 修正摩擦力矩計算結(jié)果22-23
• 2.3.3 修正計算模型結(jié)果驗證23-25
• 2.3.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對摩擦力矩影響25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 摩擦盤熱—機耦合分析28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 摩擦盤摩擦生熱機理28-30
• 3.2.1 接觸分析理論28-29
• 3.2.2 接觸面的摩擦生熱理論29-30
• 3.3 熱傳導(dǎo)理論30-34
• 3.3.1 導(dǎo)熱機理30
• 3.3.2 溫度場數(shù)學(xué)表達式30-32
• 3.3.3 定解條件32-33
• 3.3.4 熱機耦合求解方法33-34
• 3.4 摩擦副有限元仿真34-43
• 3.4.1 基本假設(shè)和分析過程34
• 3.4.2 摩擦盤結(jié)構(gòu)尺寸與材料參數(shù)34-35
• 3.4.3 接觸屬性分析35-37
• 3.4.4 加載壓力對圓環(huán)式摩擦盤溫度場影響37-40
• 3.4.5 相對轉(zhuǎn)速對摩擦盤溫度場影響40-41
• 3.4.6 圓盤式結(jié)構(gòu)的尺寸因子與溫度場關(guān)系研究41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 系統(tǒng)建模與控制策略研究44-66
• 4.1 引言44
• 4.2 新型負載模擬器數(shù)學(xué)建模44-52
• 4.2.1 動力機構(gòu)建模44-49
• 4.2.2 摩擦環(huán)節(jié)建模49-50
• 4.2.3 其他環(huán)節(jié)建模50-52
• 4.3 新型負載模擬器系統(tǒng)性能分析52-55
• 4.3.1 系統(tǒng)基本控制策略仿真52-54
• 4.3.2 影響新型負載模擬器加載性能因素分析54-55
• 4.4 新型負載模擬器內(nèi)模控制策略研究55-65
• 4.4.1 基本內(nèi)�？刂破髟O(shè)計55-59
• 4.4.2 雙口內(nèi)模控制原理59-60
• 4.4.3 負載模擬器雙口內(nèi)�？刂品抡嫜芯�60-62
• 4.4.4 不確定參數(shù)對系統(tǒng)影響62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第5章 負載模擬器試驗研究66-73
• 5.1 引言66
• 5.2 實驗系統(tǒng)組成66-67
• 5.3 加載實驗研究67-72
• 5.3.1 系統(tǒng)固有干擾實驗研究67-69
• 5.3.2 負載模擬器靜態(tài)加載實驗69-71
• 5.3.3 負載模擬器動態(tài)加載實驗71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻74-79
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-81
• 致謝81

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本文編號：1021525