【摘要】：飛機(jī)采用電傳操縱系統(tǒng)后,飛行舵面上的氣動(dòng)力矩?zé)o法傳遞到操縱裝置,導(dǎo)致飛機(jī)操縱品質(zhì)不佳。主動(dòng)側(cè)桿的桿力可根據(jù)飛機(jī)的飛行狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整,從而提高了飛機(jī)的操縱性能。本文針對主動(dòng)側(cè)桿的控制方案進(jìn)行了深入研究。首先,論文分析了基于力矩電機(jī)的主動(dòng)側(cè)桿工作原理,建立了控制模型,設(shè)計(jì)了半閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。針對主動(dòng)側(cè)桿系統(tǒng)存在的摩擦轉(zhuǎn)矩,分析并建立了兩種摩擦模型,并進(jìn)行了特性分析。其次,通過對主動(dòng)側(cè)桿靜態(tài)和動(dòng)態(tài)桿力特性的分析,構(gòu)建了主動(dòng)側(cè)桿的阻抗控制策略,提出了主動(dòng)側(cè)桿在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)切換時(shí)的桿力反饋測量方法,并基于專家PID和前饋補(bǔ)償技術(shù)設(shè)計(jì)了桿力控制算法;采用改進(jìn)的變P控制方法設(shè)計(jì)了主動(dòng)側(cè)桿自動(dòng)回中算法。然后,針對主動(dòng)側(cè)桿的位置高精度控制問題,提出了改進(jìn)自抗擾控制方法。為了克服傳統(tǒng)自抗擾控制器在過渡過程存在超調(diào)和在穩(wěn)態(tài)易發(fā)生高頻震顫等問題,提出了微分控制分離的方法。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)自抗擾控制算法可以快速跟隨隨動(dòng)控制指令信號,并且可以抵抗較大的擾動(dòng)力矩。最后,文中采用模塊化設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)了主動(dòng)側(cè)桿的完整控制方案。設(shè)計(jì)了上位機(jī)監(jiān)控軟件,基于uC/OSII嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)了主動(dòng)側(cè)桿的主控制器軟件,實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)側(cè)桿的控制,并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了性能測試分析。通過對工程樣機(jī)的測試,驗(yàn)證了文中研究的控制方案的有效性;測試結(jié)果表明,本文研究的控制方案滿足主動(dòng)側(cè)桿的功能需求和技術(shù)指標(biāo)要求,具有較好的桿力特性和位置控制精度。
【圖文】：

圖 2.8 電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩測試平臺電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)使用工裝將左側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)，給右側(cè)電機(jī)施加電流信號，來測量電流-轉(zhuǎn)矩如圖 2.9 所示：電流/A-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線電流/A矩轉(zhuǎn)N.m/-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.6(a)主動(dòng)側(cè)桿電流-轉(zhuǎn)矩?cái)M合曲線圖 (b)主動(dòng)側(cè)桿電流-轉(zhuǎn)矩?cái)M合誤差圖圖 2.9 電機(jī)電樞電流-轉(zhuǎn)矩?cái)M合曲線及擬合誤差圖

本文在第二章研究了主動(dòng)側(cè)桿的控制模型和特性，在第三、四章分別對主動(dòng)側(cè)桿的主法和位置控制算法進(jìn)行了研究與分析，，保證了系統(tǒng)方案可行。本章將對主動(dòng)側(cè)桿的控制方案具體實(shí)現(xiàn)，針對主動(dòng)側(cè)桿系統(tǒng)控制方案的上位機(jī)監(jiān)控軟制器軟件以及俯仰和滾轉(zhuǎn)單元的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證主動(dòng)側(cè)桿的主法和位置控制算法的實(shí)際性能。 主動(dòng)側(cè)桿上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)主動(dòng)側(cè)桿裝置要實(shí)時(shí)接收來在外部監(jiān)控軟件的控制指令，同時(shí)還要實(shí)時(shí)反饋其狀態(tài)信部要處理監(jiān)控軟件的控制指令，協(xié)調(diào)其內(nèi)部任務(wù)，以及控制俯仰軸和滾轉(zhuǎn)軸的電機(jī)。上位機(jī)監(jiān)控軟件的作用有兩個(gè)：實(shí)時(shí)向側(cè)桿模塊發(fā)送指令和實(shí)時(shí)監(jiān)控側(cè)桿的狀態(tài)。本位機(jī)監(jiān)控軟件基于 VS2010 環(huán)境，利用 MFC 工具開發(fā)而成[64]，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)與側(cè)桿模串口通信，以及對飛機(jī)主動(dòng)側(cè)桿狀態(tài)的控制、顯示和存儲的功能。上位機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)個(gè)：監(jiān)控軟件界面設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件的控制流程設(shè)計(jì)。(1) 監(jiān)控軟件界面設(shè)計(jì)Equation Chapter 5 Section 5
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V249.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2685203