液壓仿真轉(zhuǎn)臺同步控制器定量反饋設(shè)計方法研究.pdf

1、液壓飛行仿真轉(zhuǎn)臺是具有重要經(jīng)濟價值和國防戰(zhàn)略意義的高技術(shù)設(shè)備，常用在待測部件質(zhì)量重、尺寸大，且加速度性能要求高的半實物仿真實驗中。它可以在實驗室條件下模擬飛行器在空中飛行姿態(tài)和動力學(xué)特性，以檢測飛行器的傳感器件、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)等設(shè)備的性能，為飛行器設(shè)計提供參考。其性能直接關(guān)系到飛行器仿真結(jié)果的逼真度。在液壓飛行仿真轉(zhuǎn)臺設(shè)計中，為了增加框架組件結(jié)構(gòu)剛度和保證框架結(jié)構(gòu)與所受到的負載對稱，轉(zhuǎn)臺框架通常采用雙液壓馬達直接同步驅(qū)動方案。該結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計方案的運用在提高仿真轉(zhuǎn)臺性能的同時，也帶來了雙液壓馬達同步控制的問題。因此研究液壓仿真轉(zhuǎn)臺雙液壓馬達同步驅(qū)動系統(tǒng)在各種同步控制方案下的相互作用模型以及相應(yīng)同步控制方案下的同步控制器設(shè)計方法具有非常重要的實際意義。
　　在查閱國內(nèi)外大量相關(guān)文獻基礎(chǔ)上，本文綜述了液壓同步驅(qū)動技術(shù)研究發(fā)展?fàn)顩r和基本控制原理，概述了閉環(huán)同步驅(qū)動控制策略以及定量反饋理論(QFT)研究進展，確定了本文的主要研究方向。
　　文中建立了在各種同步控制方

3、案下的雙液壓馬達同步驅(qū)動系統(tǒng)相互作用機理模型。首先建立了雙液壓馬達同步驅(qū)動動力機構(gòu)數(shù)學(xué)模型；在此基礎(chǔ)上，分別推導(dǎo)了雙液壓馬達同步驅(qū)動系統(tǒng)在等同式、交叉耦合式和主從式同步控制方案下有機械耦合和無機械耦合時的閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣，并提出了以定量反饋理論多輸入多輸出系統(tǒng)穩(wěn)定性定理為基礎(chǔ)的交叉耦合式同步控制穩(wěn)定性判別條件，以及同步誤差時域性能指標(biāo)和頻域性能指標(biāo)相互轉(zhuǎn)換公式。
　　針對仿真轉(zhuǎn)臺單通道伺服系統(tǒng)控制器設(shè)計問題，文中提出了基于數(shù)值

4、模型和參數(shù)模型的控制器定量反饋設(shè)計方法，以及功率譜估計閉環(huán)間接辨識方法?；跀?shù)值模型的控制器定量反饋設(shè)計方法以功率譜估計閉環(huán)間接辨識方法得到的單通道系統(tǒng)在給定工作點范圍內(nèi)的頻域數(shù)值模型為研究對象，結(jié)合定量反饋理論進行控制器設(shè)計。實驗驗證表明該方法可以精確整定出滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)的控制器參數(shù)?；趨?shù)模型的控制器定量反饋設(shè)計方法以由系統(tǒng)不確定性導(dǎo)致的頻率特性最大最小邊界作為設(shè)計對象，以使系統(tǒng)頻率特性的最大最小邊界始終位于性能指標(biāo)邊界范圍內(nèi)為

5、目標(biāo)，用定量反饋設(shè)計方法設(shè)計控制器。仿真結(jié)果表明該方法設(shè)計出的控制器可以滿足整個工作點范圍內(nèi)系統(tǒng)性能指標(biāo)要求。
　　針對仿真轉(zhuǎn)臺雙液壓馬達同步驅(qū)動問題，文中提出了同步控制器定量反饋設(shè)計方法，并用該方法對基于參數(shù)模型和數(shù)值模型的雙馬達同步系統(tǒng)進行了同步控制器設(shè)計?；趨?shù)模型的同步控制器設(shè)計中研究了雙馬達同步系統(tǒng)在等同式、交叉耦合式和主從式同步控制方案下的同步控制器設(shè)計問題。仿真結(jié)果表明等同式和交叉耦合式同步控制器可以滿足仿真轉(zhuǎn)臺嚴(yán)

6、苛的性能指標(biāo)要求，而主從式同步控制器只能滿足同步性能指標(biāo)要求?；跀?shù)值模型的同步控制器設(shè)計則進行了立式液壓仿真轉(zhuǎn)臺中框雙液壓馬達同步驅(qū)動系統(tǒng)在等同式和交叉耦合式同步控制方案下的同步控制器設(shè)計研究。
　　最后用所設(shè)計出的等同式和交叉耦合式同步控制器在實驗室三軸飛行仿真轉(zhuǎn)臺中框上進行了實驗研究。文中分別對等同式同步控制系統(tǒng)和交叉耦合式同步控制系統(tǒng)的頻寬性能、同步性能和低速性能進行了實驗驗證。實驗結(jié)果表明兩種控制方案下系統(tǒng)都能夠滿足頻寬