本文關(guān)鍵詞：電動(dòng)負(fù)載模擬器的控制方法研究

  更多相關(guān)文章： 電動(dòng)負(fù)載模擬器 多余力矩 前饋補(bǔ)償 小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

【摘要】：負(fù)載模擬器可以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下模擬飛行器舵機(jī)在飛行過程中受到的各種力矩,是對(duì)飛行器舵機(jī)的性能進(jìn)行測(cè)試分析的重要地面仿真設(shè)備。為了保證測(cè)量精度,負(fù)載模擬器應(yīng)滿足加載精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)等要求,然而在實(shí)驗(yàn)室條件下,因舵機(jī)和負(fù)載模擬器機(jī)械連接而產(chǎn)生的多余力矩,以及客觀存在的各種非線性因素,必然會(huì)影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和跟蹤精度,因此如何抑制系統(tǒng)的多余力矩,并在此基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能是負(fù)載模擬器的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。為了提高電動(dòng)負(fù)載模擬器的加載精度和動(dòng)態(tài)性能,論文在分析系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上,建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,深入分析系統(tǒng)的加載誤差來源以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、扭轉(zhuǎn)剛度、摩擦非線性和間隙非線性等因素對(duì)負(fù)載模擬器精度的影響,并針對(duì)不同類型的加載誤差提出了相應(yīng)的控制方法。其中,針對(duì)系統(tǒng)自身動(dòng)態(tài)性能引起的加載誤差,利用超前校正和微分先行PID復(fù)合控制方法提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和跟蹤精度;針對(duì)多余力矩的干擾,分別將舵機(jī)角位移、負(fù)載模擬器角速度和舵機(jī)電流作為干擾信號(hào),采用基于結(jié)構(gòu)不變性的前饋補(bǔ)償法對(duì)其進(jìn)行抑制;針對(duì)摩擦、間隙等非線性因素對(duì)系統(tǒng)精度的影響,采用基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器和間隙逆模型對(duì)其進(jìn)行了補(bǔ)償。最后,結(jié)合負(fù)載模擬器的性能指標(biāo),分別對(duì)負(fù)載模擬器的不同工作狀態(tài)進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明,加入控制算法后,系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性均得到了改善,多余力矩得到了很好的抑制,同時(shí)對(duì)于摩擦和間隙非線性的補(bǔ)償效果進(jìn)行了仿真分析,仿真結(jié)果驗(yàn)證了論文中相應(yīng)的控制算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)負(fù)載模擬器 多余力矩 前饋補(bǔ)償 小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題背景10
• 1.2 負(fù)載模擬器概述10-14
• 1.2.1 負(fù)載模擬器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 負(fù)載模擬器的評(píng)價(jià)指標(biāo)13-14
• 1.3 負(fù)載模擬器的控制方法研究14-16
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 電動(dòng)負(fù)載模擬器的設(shè)計(jì)與建模18-26
• 2.1 電動(dòng)負(fù)載模擬器的工作原理18-19
• 2.2 電動(dòng)負(fù)載模擬器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型19-23
• 2.2.1 電動(dòng)負(fù)載模擬器的數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.2.2 舵機(jī)的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.2.3 系統(tǒng)的綜合數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.3 器件選型23-25
• 2.3.1 電機(jī)的選型23
• 2.3.2 扭矩傳感器的選型23-24
• 2.3.3 光電編碼器的選型24
• 2.3.4 工控機(jī)的選型24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 電動(dòng)負(fù)載模擬器的精度影響因素分析26-38
• 3.1 多余力矩研究26-28
• 3.1.1 多余力矩定義26-27
• 3.1.2 多余力矩產(chǎn)生原因27-28
• 3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)系統(tǒng)影響28-30
• 3.2.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)前向通道的影響28-29
• 3.2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)多余力矩的影響29-30
• 3.3 剛度對(duì)系統(tǒng)的影響30-34
• 3.3.1 等效轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的計(jì)算31-32
• 3.3.2 扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)機(jī)械諧振的影響32-33
• 3.3.3 扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)前向通道的影響33-34
• 3.3.4 扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)多余力矩的影響34
• 3.4 非線性因素對(duì)系統(tǒng)的影響34-37
• 3.4.1 摩擦對(duì)系統(tǒng)的影響35
• 3.4.2 間隙對(duì)系統(tǒng)的影響35-36
• 3.4.3 電機(jī)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 4 提高電動(dòng)負(fù)載模擬器精度的控制方法研究38-51
• 4.1 前向通道控制器的設(shè)計(jì)38-43
• 4.1.1 無源超前校正網(wǎng)絡(luò)39-40
• 4.1.2 微分先行PID校正40-43
• 4.2 多余力矩的抑制43-46
• 4.2.1 基于舵機(jī)角位移的前饋補(bǔ)償43-44
• 4.2.2 基于負(fù)載模擬器角速度的前饋補(bǔ)償44-45
• 4.2.3 基于舵機(jī)電流的前饋補(bǔ)償45-46
• 4.3 非線性因素的補(bǔ)償46-50
• 4.3.1 摩擦非線性的補(bǔ)償46-49
• 4.3.2 間隙非線性的補(bǔ)償49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 5 實(shí)驗(yàn)與仿真分析51-60
• 5.1 舵機(jī)靜止時(shí)扭矩加載仿真分析51-55
• 5.1.1 靜態(tài)扭矩加載仿真51-52
• 5.1.2 動(dòng)態(tài)扭矩加載仿真52-55
• 5.2 舵機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)扭矩加載仿真分析55-58
• 5.2.1 多余力矩抑制能力55-56
• 5.2.2 動(dòng)態(tài)跟蹤能力56-58
• 5.3 非線性因素補(bǔ)償58-59
• 5.3.1 摩擦非線性補(bǔ)償58
• 5.3.2 間隙非線性補(bǔ)償58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 6 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 論文工作總結(jié)60-61
• 6.2 未來工作展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果67-68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 付夢(mèng)瑤;楊瑞峰;郭晨霞;張鵬;張新華;;電動(dòng)負(fù)載模擬器的非線性因素分析及補(bǔ)償[J];中國(guó)測(cè)試;2016年01期

2 任玉凱;楊瑞峰;郭晨霞;張鵬;張新華;;電動(dòng)負(fù)載模擬器的復(fù)合控制策略研究[J];中國(guó)測(cè)試;2015年04期

3 王超;劉榮忠;侯遠(yuǎn)龍;高強(qiáng);王力;;基于新型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和灰預(yù)測(cè)的電動(dòng)負(fù)載模擬器控制[J];兵工學(xué)報(bào);2014年12期

4 張小磊;宗光華;牛國(guó)臣;;大扭矩電動(dòng)負(fù)載模擬器的設(shè)計(jì)與研究[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2014年03期

5 Wang Chengwen;Jiao Zongxia;Wu Shuai;Shang Yaoxing;;A practical nonlinear robust control approach of electro-hydraulic load simulator[J];Chinese Journal of Aeronautics;2014年03期

6 山顯雷;程剛;劉后廣;;基于摩擦模型的電動(dòng)缸PID摩擦補(bǔ)償控制研究[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2013年08期

7 楊春衛(wèi);代建輝;畢樹生;宗光華;;復(fù)合負(fù)載模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2013年12期

8 張瑞;王志勝;胡洲;;基于模糊PID控制的電動(dòng)負(fù)載模擬器研究[J];機(jī)械與電子;2012年10期

9 王鑫;馮冬竹;;引入彈簧桿的電動(dòng)負(fù)載模擬器實(shí)驗(yàn)研究[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2012年09期

10 王弘慧;欒佳園;陳立萍;;關(guān)節(jié)軸承軸向極限載荷分析[J];哈爾濱軸承;2012年02期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 方強(qiáng);被動(dòng)式力矩伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 任玉凱;電動(dòng)復(fù)合力矩加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];中北大學(xué);2015年

2 劉健行;基于DSP的舵機(jī)電動(dòng)加載系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 張澤安;新型負(fù)載模擬器的理論分析與仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 王超;電動(dòng)舵機(jī)負(fù)載模擬器設(shè)計(jì)與研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 劉海軍;旋轉(zhuǎn)舵機(jī)電動(dòng)式自動(dòng)化加載測(cè)試系統(tǒng)的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

6 黃宜慶;PID控制器參數(shù)整定及其應(yīng)用研究[D];安徽理工大學(xué);2009年

7 羅雄飛;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)負(fù)載模擬器控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

8 馮再勇;小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與BP網(wǎng)絡(luò)的比較研究及應(yīng)用[D];成都理工大學(xué);2007年

9 張舉中;電動(dòng)伺服加載系統(tǒng)控制方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

10 韓紅業(yè);舵機(jī)電動(dòng)力加載臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：563811