電液負(fù)載模擬器多余力矩抑制及其反步自適應(yīng)控制研究.pdf

1、空氣動力電液負(fù)載模擬器(Electro-hydraulic load simulator)是一種地面半實物仿真設(shè)備，用來模擬飛行器舵機(jī)所受的各種空氣動力力矩載荷譜，從而檢測舵機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)，其對國防軍事工業(yè)具有重要意義。
　　由于電液負(fù)載模擬器是典型的被動式力(力矩)伺服控制系統(tǒng)，仿真過程中，舵機(jī)的主動運動會對與其固連在一起的加載系統(tǒng)產(chǎn)生一種干擾作用，使加載系統(tǒng)兩腔形成強(qiáng)迫流量，進(jìn)而產(chǎn)生多余力矩。多余力矩具有強(qiáng)度大、時時

2、存在、隨舵機(jī)運動狀態(tài)連續(xù)變化的特點，嚴(yán)重影響電液負(fù)載模擬器的加載性能。因此，如何抑制多余力矩，提高加載性能是研究電液負(fù)載模擬器的關(guān)鍵技術(shù)問題。
　　本文在查閱大量國內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上，綜述了國內(nèi)外電液負(fù)載模擬器的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了它們的優(yōu)缺點，通過對國內(nèi)外負(fù)載模擬器產(chǎn)品和相關(guān)資料的分析，確定了本文的主要研究方向。
　　首先分別建立了電液負(fù)載模擬器的四階和五階數(shù)學(xué)模型，并通過系統(tǒng)辨識和實驗數(shù)據(jù)驗證，得出在一般加載工況下可以使用四階

3、模型代替五階模型。并提出反步遺傳算法的模型參數(shù)辨識方法，使模型辨識結(jié)果更接近實際物理系統(tǒng),并對電液負(fù)載模擬器四階系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)辨識,并驗證了該辨識方法的有效性。
　　根據(jù)所建數(shù)學(xué)模型，深入分析電液負(fù)載模擬器多余力矩形成的原因和特點，從解決系統(tǒng)強(qiáng)迫流量入手，提出使用可調(diào)節(jié)流閥來抑制多余力矩的方法，建立了含可調(diào)節(jié)流閥的電液負(fù)載模擬器數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了仿真驗證。得出使用可調(diào)節(jié)流閥可以達(dá)到排泄強(qiáng)迫流量從而有效抑制多余力矩的結(jié)論。
　　

4、為解決因舵機(jī)擾動而產(chǎn)生多余力矩的問題，提出一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補償控制以補償舵機(jī)端對加載系統(tǒng)擾動的方法。以舵機(jī)輸出的各階狀態(tài)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入，根據(jù)系統(tǒng)多余力矩大小神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整補償控制器輸出，進(jìn)而補償給加載系統(tǒng)，從而抑制由于舵機(jī)運動產(chǎn)生的多余力矩。并將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補償控制器與傳統(tǒng)PID控制器、結(jié)構(gòu)不變性原理等進(jìn)行仿真對比，得出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補償控制器能更好抑制多余力矩的結(jié)論。
　　針對系統(tǒng)具有強(qiáng)耦合干擾的特點，提出考慮參數(shù)變化的電液負(fù)載模擬器反步自適應(yīng)

5、控制器。將復(fù)雜的系統(tǒng)模型分解成若干個相對簡單的子系統(tǒng)模型，然后針對每個子系統(tǒng)模型設(shè)計控制器，系統(tǒng)的耦合項通過每個子系統(tǒng)控制器的設(shè)計而被迭代到系統(tǒng)的最終控制器中。在控制器設(shè)計時還考慮了系統(tǒng)參數(shù)變化的因素，設(shè)計了參數(shù)變化的自適應(yīng)率。并將該控制器進(jìn)行了各種工況下的仿真研究，得出反步控制器能有效抑制多余力矩，提高系統(tǒng)加載性能。
　　最后在電液負(fù)載模擬器原理樣機(jī)上進(jìn)行了實驗研究。驗證了關(guān)于多余力矩形成機(jī)理及影響因素分析的正確性；進(jìn)而分別將神