電動負載模擬器是在實驗室條件下模擬飛行器在飛行中其舵面所受到的氣動載荷的半實物仿真設備。被動加載模式下,舵機的主動運動會引起多余力矩,嚴重影響負載模擬器系統(tǒng)的精度。如何抑制甚至消除多余力矩是電動負載模擬器設計中首要解決的技術難題。針對如何消除多余力矩,本文提出了一種雙通道電動負載模擬器的加載方案。首先,在分析雙通道電動負載模擬器的結(jié)構和工作原理的基礎上建立系統(tǒng)的整體模型,并分析了影響系統(tǒng)性能的主要因素,包括多余力矩的產(chǎn)生機理,加載系統(tǒng)中的非線性因素和不確定因素。其次,設計基于傳統(tǒng)控制算法的雙通道電動加載控制方案。為跟蹤通道設計基于增量式PID算法的速度控制器,為加載通道設計基于前饋反饋復合控制算法的力矩控制器,仿真分析傳統(tǒng)控制算法存在的不足之處。然后,為了解決傳統(tǒng)控制算法的局限性,利用CMAC網(wǎng)絡和PID結(jié)合的控制算法來設計加載通道控制器,然而常規(guī)CMAC網(wǎng)絡具有過學習和學習速度過慢等限制,這些降低了加載系統(tǒng)的精度。基于這種情況,我們提出利用置信度的權值更新算法和學習率自適應算法來提升常規(guī)CMAC學習算法的性能,分析兩種算法的仿真結(jié)果表明改進的CMAC網(wǎng)絡學習算法有效地提升了加載系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動態(tài)性能。最后,搭建雙通道電動負載模擬器試驗平臺并進行加載試驗。首先進行加載系統(tǒng)的關鍵部件選型,然后設計了加載系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),最后在此基礎上進行加載測試試驗。試驗結(jié)果表明所設計的雙通道電動負載模擬器的性能符合設計指標要求。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V216.8
【部分圖文】：

圖 3.3 前饋控制對系統(tǒng)多余力矩的影響ID 控制方法統(tǒng) PID 控制理論作為經(jīng)典的閉環(huán)控制理論，其發(fā)展較早，比較成熟，目前已是工業(yè)領域的控制策略，其具有結(jié)構簡單、易于實現(xiàn)、控制效果明顯等眾多特點，因此在機械、電車、能源等領域具有廣泛的應用市場，雙通道電動負載模擬器系統(tǒng)中以力矩閉環(huán)控制器為主，因此有必要研究基于傳統(tǒng) PID 的控制方法來設計加載控制器。PID 控制器原理圖 3.4 所示為傳統(tǒng) PID 控制方法的原理框圖，它是由比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)組的一種線性控制器，通過對這三個單元的參數(shù)調(diào)節(jié)來實現(xiàn)系統(tǒng)的輸出與給定值一致。比例環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)控制對象r ( t)y (t )e (t )

圖 3.7 無擾速度跟蹤效果際加載過程中，加載電機會對跟蹤電機施加力矩擾動，因此測試跟蹤系統(tǒng)在正弦波形擾下的速度跟蹤性能，力矩干擾指令為幅值 10Nm，頻率為 10HZ 的正弦信號，速度跟為幅值 10Nm，頻率為 10HZ 的正弦信號，此時的控制效果為有擾跟蹤性能，跟蹤效果 所示，從圖中得知速度跟蹤系統(tǒng)的幅值誤差在 0.3N m左右，相位差為 0.329 ，總體性符合要求。因此在加載過程中，跟蹤通道能夠在克服加載電機的力矩擾動情況下實現(xiàn)速度同步跟蹤。圖 3.8 有擾運動跟蹤效果

南京航空航天大學全日制專業(yè)學位碩士學位論文圖 3.7 無擾速度跟蹤效果實際加載過程中，加載電機會對跟蹤電機施加力矩擾動，因此測試跟蹤系統(tǒng)在正弦波形的矩干擾下的速度跟蹤性能，力矩干擾指令為幅值 10Nm，頻率為 10HZ 的正弦信號，速度跟蹤令為為幅值 10Nm，頻率為 10HZ 的正弦信號，此時的控制效果為有擾跟蹤性能，跟蹤效果如 3.8 所示，從圖中得知速度跟蹤系統(tǒng)的幅值誤差在 0.3N m左右，相位差為 0.329 ，總體性能標均符合要求。因此在加載過程中，跟蹤通道能夠在克服加載電機的力矩擾動情況下實現(xiàn)對機的速度同步跟蹤。

【參考文獻】

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本文編號：2829133