本文關(guān)鍵詞：新型電液負(fù)載模擬器摩擦及控制特性研究

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【摘要】：負(fù)載模擬器是一種重要的半實(shí)物仿真設(shè)備,用于模擬飛行器或者導(dǎo)彈舵機(jī)在空氣動(dòng)力作用下產(chǎn)生的力矩載荷,其性能決定了復(fù)現(xiàn)舵機(jī)所受實(shí)際力矩的真實(shí)程度。因此研制高性能的負(fù)載模擬器對(duì)國(guó)防工業(yè)有著較為深遠(yuǎn)的意義。傳統(tǒng)的電液負(fù)載模擬器存在無(wú)法消除的多余力矩,該力矩會(huì)嚴(yán)重影響負(fù)載模擬器加載性能。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者們?cè)谝种贫嘤嗔剡@一問(wèn)題上進(jìn)行了很多研究,但都無(wú)法徹底消除多余力矩。在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,就最大限度地減小或者消除多余力矩這一問(wèn)題,本文提出了一種基于摩擦加載的電液負(fù)載模擬器,該結(jié)構(gòu)采用摩擦力矩對(duì)舵機(jī)進(jìn)行主動(dòng)加載,理論上不會(huì)產(chǎn)生多余力矩。本文針對(duì)摩擦加載電液負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題,提出了解決方案,并驗(yàn)證方案的可行性,主要進(jìn)行了如下的研究工作:首先,研究了不同形式的摩擦副對(duì)產(chǎn)生摩擦力矩穩(wěn)定性的影響,確定了摩擦副形式及參數(shù)。并針對(duì)加載樣機(jī)中出現(xiàn)的摩擦生熱導(dǎo)致摩擦表面溫升,引起摩擦系數(shù)大幅度變化使產(chǎn)生的摩擦力矩不穩(wěn)定這一問(wèn)題,本文詳細(xì)分析了影響摩擦盤(pán)溫升的主要因素,并借助于熱力學(xué)仿真軟件對(duì)摩擦表面的最高溫升進(jìn)行了探討,設(shè)計(jì)了理論性能較好的摩擦副。其次,對(duì)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)系統(tǒng)中的硬件選型進(jìn)行修改。對(duì)加載系統(tǒng)進(jìn)行了線性化建模,并通過(guò)仿真分析系統(tǒng)中時(shí)變參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響。以盡量減小滑�？刂飘a(chǎn)生的“抖振”為原則,采用趨近律的方式設(shè)計(jì)了滑�？刂破�,得出了滑�？刂葡孪到y(tǒng)對(duì)不同加載信號(hào)的響應(yīng)曲線,并通過(guò)與PID控制下的系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的優(yōu)越性。然后,在常規(guī)滑�？刂破鞯幕A(chǔ)上設(shè)計(jì)了積分滑�？刂破�、積分滑模自適應(yīng)控制器和微分加積分滑模自適應(yīng)控制器等幾種改進(jìn)的控制器,并通過(guò)對(duì)加載信號(hào)跟蹤性能的仿真驗(yàn)證了這幾種控制器的性能。最后,在單向加載樣機(jī)上進(jìn)行了加載實(shí)驗(yàn)研究,測(cè)試了無(wú)加載狀態(tài)下,由于系統(tǒng)中元器件作用造成的多余力矩及舵機(jī)變速運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的加載主軸慣性力矩,并與之前的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)改進(jìn)的合理性。同時(shí)還將所設(shè)計(jì)的控制器用于加載系統(tǒng)中進(jìn)行了加載信號(hào)跟蹤能力的測(cè)試,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的控制器較PID控制器在提高系統(tǒng)加載性能上的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：電液負(fù)載模擬器 摩擦加載 滑�？刂� x PC實(shí)時(shí)快速原型仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V216.8;TJ760.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外電液負(fù)載模擬器產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國(guó)外電液負(fù)載模擬器產(chǎn)品發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)電液負(fù)載模擬器產(chǎn)品研究狀況12-13
• 1.3 電液負(fù)載模擬器理論研究概述13-15
• 1.3.1 電液負(fù)載模擬器理論研究已取得的成果13-14
• 1.3.2 電液負(fù)載模擬器研究存在的不足之處14
• 1.3.3 電液負(fù)載模擬器多余力矩補(bǔ)償?shù)难芯扛攀?/span>14-15
• 1.4 摩擦材料的研究15-16
• 1.5 摩擦盤(pán)溫度場(chǎng)的研究16
• 1.6 滑�？刂聘攀�16-17
• 1.7 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 摩擦副基本參數(shù)分析18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 技術(shù)指標(biāo)18-19
• 2.3 系統(tǒng)組成及工作原理19-20
• 2.3.1 系統(tǒng)組成19
• 2.3.2 加載原理19-20
• 2.4 摩擦力矩計(jì)算20-23
• 2.4.1 盤(pán)—盤(pán)摩擦副摩擦力矩的計(jì)算21
• 2.4.2 盤(pán)—片摩擦副摩擦力矩的計(jì)算21-23
• 2.5 摩擦副材料的選擇及摩擦面內(nèi)徑的計(jì)算23-25
• 2.5.1 摩擦副材料23-24
• 2.5.2 摩擦接觸面內(nèi)徑的計(jì)算24-25
• 2.6 摩擦盤(pán)的熱力學(xué)仿真25-30
• 2.6.1 熱仿真理論分析25-26
• 2.6.2 摩擦盤(pán)的熱仿真分析26-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第3章 加載系統(tǒng)建模與分析31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 原有單向加載樣機(jī)中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施31-34
• 3.2.1 原有系統(tǒng)中存在的問(wèn)題31
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)31-33
• 3.2.3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)后加載主軸的動(dòng)力學(xué)分析33-34
• 3.2.4 原有結(jié)構(gòu)元器件的優(yōu)化34
• 3.3 加載系統(tǒng)建模34-42
• 3.3.1 對(duì)稱(chēng)閥控制非對(duì)稱(chēng)液壓缸動(dòng)力學(xué)模型35-37
• 3.3.2 對(duì)稱(chēng)閥控非對(duì)稱(chēng)缸傳遞函數(shù)37-40
• 3.3.3 伺服閥的傳遞函數(shù)40-41
• 3.3.4 伺服閥放大器的傳遞函數(shù)41
• 3.3.5 扭矩傳感器的傳遞函數(shù)41-42
• 3.3.6 摩擦盤(pán)所受壓力與摩擦力矩轉(zhuǎn)換系數(shù)42
• 3.4 加載系統(tǒng)主要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響42-45
• 3.4.1 負(fù)載彈簧剛度對(duì)系統(tǒng)的影響42-44
• 3.4.2 負(fù)載等效阻尼系數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響44
• 3.4.3 總泄漏系數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響44-45
• 3.4.4 液壓油體積彈性模量對(duì)系統(tǒng)的影響45
• 3.5 加載系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)及系統(tǒng)分析45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 加載系統(tǒng)滑�？刂破髟O(shè)計(jì)47-74
• 4.1 引言47
• 4.2 滑�？刂坪�(jiǎn)介47-49
• 4.2.1 滑�？刂频幕驹�47-49
• 4.2.2 滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)過(guò)程49
• 4.2.3 滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)方法49
• 4.3 基于趨近律的滑�？刂破髟O(shè)計(jì)及系統(tǒng)仿真49-62
• 4.3.1 控制器設(shè)計(jì)49-51
• 4.3.2 切換函數(shù)設(shè)計(jì)51-52
• 4.3.3 加載系統(tǒng)的仿真52-62
• 4.4 微分加積分滑模自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)及仿真62-73
• 4.4.1 微分加積分滑模自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)62-68
• 4.4.2 加載系統(tǒng)的仿真68-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 第5章 加載系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究74-86
• 5.1 引言74
• 5.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成及實(shí)驗(yàn)原理74-76
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成74-75
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)原理75-76
• 5.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)76-78
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)方法76
• 5.3.2 Matlab/x PC Target工具箱簡(jiǎn)介76-78
• 5.4 加載系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究78-85
• 5.4.1 多余力矩測(cè)試78-81
• 5.4.2 靜態(tài)加載時(shí)信號(hào)跟蹤能力測(cè)試81-84
• 5.4.3 動(dòng)態(tài)加載時(shí)信號(hào)跟蹤能力測(cè)試84-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文92-94
• 致謝94

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 焦宗夏,高俊霞,華清,王少萍;基于速度同步控制的電液負(fù)載模擬器(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2004年01期

2 侯典清;龔國(guó)芳;王林濤;;基于C MEX S函數(shù)的實(shí)時(shí)視窗下硬件驅(qū)動(dòng)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2012年S2期

3 李明;;力矩負(fù)載模擬器研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];黑龍江科技信息;2014年11期

4 張豐;黃志鋼;;一種積分型切換函數(shù)的滑�？刂扑惴ㄔ诘沽[系統(tǒng)中的仿真應(yīng)用[J];沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

5 劉昆華;電液加載裝置與多余力矩的實(shí)驗(yàn)研究[J];液壓與氣動(dòng);1982年03期

6 HE Yudong;WANG Junzheng;HAO Renjian;;Adaptive Robust Dead-Zone Compensation Control of Electro-Hydraulic Servo Systems with Load Disturbance Rejection[J];Journal of Systems Science & Complexity;2015年02期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 吳婧斯;汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器熱—結(jié)構(gòu)耦合仿真分析及其壽命研究[D];西南交通大學(xué);2011年

2 趙永飛;剎車(chē)片表面裂紋與性能的研究[D];華東理工大學(xué);2012年

3 李廣興;電液伺服負(fù)載模擬系統(tǒng)通用軟件研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

4 徐向榮;提高電液負(fù)載模擬器性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：827063