氣壓模擬系統(tǒng)級聯(lián)控制研究.pdf

1、氣壓模擬系統(tǒng)能夠為空間飛行器進行半實物仿真提供所需的高精度氣壓信號。單級氣壓模擬系統(tǒng)隨工作壓力點的改變具有強非線性，并且在低壓范圍內(nèi)系統(tǒng)充抽氣能力具有強非對稱性，本文在分析以上特性的基礎(chǔ)上，提出采用級聯(lián)控制結(jié)構(gòu)，以前級控制壓力輸出作為后級壓力控制的正壓源，從而減弱后級壓力控制充抽氣能力非對稱性，并進一步提出了非線性補償控制策略，提升系統(tǒng)在大范圍內(nèi)壓力控制的一致性。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，分析單級氣壓模擬系統(tǒng)的工作原理，建

2、立系統(tǒng)數(shù)學模型，并進行仿真研究，指出單級氣壓模擬系統(tǒng)具有強非線性，不同工作壓力點的控制效果差異明顯。同時在低壓范圍內(nèi)充抽氣存在強非對稱性，導致低壓范圍內(nèi)難以獲得滿意的控制效果。
　　其次，分析單級氣壓模擬系統(tǒng)的強非線性以及低壓力點表現(xiàn)出的強非對稱性，在此基礎(chǔ)上提出了級聯(lián)控制的新型控制結(jié)構(gòu)，以前級壓力輸出作為后級回路的正壓源，為后級壓力發(fā)生回路建立最佳的工作壓力環(huán)境以消除后級的非線性影響，并提出非線性補償控制策略，實現(xiàn)大范圍壓力控制

3、性能的一致性。
　　再次，建立級聯(lián)氣壓模擬系統(tǒng)的數(shù)學模型，并進行仿真研究。比較單級氣壓模擬系統(tǒng)與級聯(lián)氣壓模擬系統(tǒng)的仿真結(jié)果，結(jié)果表明，采用級聯(lián)控制結(jié)構(gòu)能夠顯著減弱系統(tǒng)低壓力點充抽氣非對稱性，提升低壓力點的控制性能；比較級聯(lián)氣壓模擬系統(tǒng)采用常規(guī)PID控制器和采用非線性補償控制策略的仿真結(jié)果，結(jié)果表明，采用非線性補償控制策略能實現(xiàn)大范圍內(nèi)壓力控制的一致性。
　　最后，搭建實驗平臺，對采用的級聯(lián)控制結(jié)構(gòu)與單級結(jié)構(gòu)進行實驗研究，并對