本文關(guān)鍵詞：電動缸驅(qū)動的軸承試驗機壓力控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：航空飛行器關(guān)鍵部件疲勞性能評價試驗機用于對飛行器關(guān)鍵部件裝機性能和裝機壽命試驗與評價,需要模擬實際飛行工況的載荷譜精確控制。由于試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和極端工作條件的要求,載荷譜動態(tài)、長時間連續(xù)的壓力載荷控制,本文將伺服電動缸運用到壓力系統(tǒng)中。目前伺服電動缸加載系統(tǒng)存在主要的問題是存在由于機械傳動系統(tǒng)存在摩擦、間隙等非線性因素,承載對象的控制特性隨測試過程改變以及承載對象的周期運動導致的壓力控制精度降低。為解決電動缸在壓力控制系統(tǒng)中的應用問題,本文以電動缸壓力系統(tǒng)為載體,對電動缸驅(qū)動的軸承試驗機壓力系統(tǒng)的載荷擾動原因和抗干擾控制進行研究。首先,本文以電動缸壓力系統(tǒng)作為研究對象,介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理,并對系統(tǒng)的伺服電機和機械傳動建立了數(shù)學模型。針對在試驗中出現(xiàn)的載荷擾動問題,分別對因承載對象的主動運動和機械系統(tǒng)對系統(tǒng)的擾動進行了原因分析。其次,針對造成系統(tǒng)的擾動因素較多和擾動的精確數(shù)學模型不易建立的特點,提出采用自抗擾控制技術(shù)完成電動缸壓力系統(tǒng)的載荷譜精確控制問題。參照自抗擾控制技術(shù)原理,本文設計了基于三階電動缸壓力系統(tǒng)的力閉環(huán)自抗擾控制器,通過Matlab仿真,并與采用改造的雙TD的線性PID控制器進行控制效果對比,仿真結(jié)果表明,在外部條件相同的條件下,自抗擾控制器的控制效果優(yōu)于基于雙TD的PID控制,響應速度更快,系統(tǒng)抗擾動能力更強,滿足伺服電動缸壓力控制系統(tǒng)加載精度高、試驗評價系統(tǒng)載荷譜重復性高的要求。最后,結(jié)合電動缸驅(qū)動的軸承試驗機壓力控制系統(tǒng)的特點,完成了控制系統(tǒng)元器件選型、硬件平臺搭建和上位機界面、自抗擾控制算法編程等軟件設計工作。
【關(guān)鍵詞】：電動缸 軸承試驗機 多余力矩 壓力控制 自抗擾控制器
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V216.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9
• 1.2 電動缸及壓力系統(tǒng)研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 電動缸應用的發(fā)展狀況9-11
• 1.2.2 試驗機壓力系統(tǒng)的發(fā)展狀況11-12
• 1.3 壓力控制策略的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 軸承試驗機壓力系統(tǒng)的總體分析17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 軸承試驗機壓力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)17-18
• 2.3 軸承試驗機壓力系統(tǒng)的數(shù)學模型18-21
• 2.3.1 交流伺服電機數(shù)學模型18-19
• 2.3.2 電動缸加載系統(tǒng)數(shù)學模型19-21
• 2.4 軸承試驗機壓力系統(tǒng)的干擾分析21-24
• 2.4.1 壓力系統(tǒng)的多余力矩分析21-22
• 2.4.2 承載對象主動運動的受力分析22
• 2.4.3 機械系統(tǒng)對壓力系統(tǒng)的影響22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 自抗擾控制器設計25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 自抗擾控制技術(shù)原理25-29
• 3.2.1 跟蹤微分器TD26-27
• 3.2.2 擴張狀態(tài)觀測器ESO27-28
• 3.2.3 狀態(tài)誤差反饋控制律SEF28-29
• 3.3 自抗擾控制器設計29-40
• 3.3.1 跟蹤微分器設計30-36
• 3.3.2 擴張狀態(tài)觀測器設計36-37
• 3.3.3 基于雙曲正切函數(shù)的反饋控制律設計37-39
• 3.3.4 自抗擾電動缸壓力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 ADRC在軸承試驗機壓力系統(tǒng)中的應用41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 雙TD改造的線性PID壓力控制41-45
• 4.2.1 雙TD的PID控制器設計41-42
• 4.2.2 雙TD的PID仿真分析42-45
• 4.3 自抗擾控制器的壓力控制仿真研究45-51
• 4.3.1 基于ADRC的壓力加載仿真45-50
• 4.3.2 ADRC控制和雙TD的PID控制對比50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 軸承試驗機壓力控制系統(tǒng)軟硬件設計52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 控制系統(tǒng)組成52-59
• 5.2.1 軸承試驗機壓力控制系統(tǒng)硬件設計52-55
• 5.2.2 軸承試驗機壓力控制系統(tǒng)軟件設計55-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果65-66
• 致謝66

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本文編號：617801