基于H∞控制理論的液壓三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)是具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和國(guó)防戰(zhàn)略意義的高技術(shù)半實(shí)物仿真設(shè)備，能夠在實(shí)驗(yàn)室條件下復(fù)現(xiàn)飛行器在空中的各種飛行姿態(tài)，其性能直接關(guān)系到飛行器仿真結(jié)果的逼真度。隨著當(dāng)前國(guó)際形勢(shì)的日益嚴(yán)峻和我國(guó)現(xiàn)代軍事技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)水平、應(yīng)用范圍和使用要求不斷提高。液壓三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)是一個(gè)多輸入多輸出的復(fù)雜非線性系統(tǒng)，其內(nèi)框和外框各由一套電液位置伺服系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)，中框由雙液壓馬達(dá)伺服系統(tǒng)直接同步驅(qū)動(dòng)，相應(yīng)的液壓控制系統(tǒng)的性能對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的性能有著

2、十分重要的影響。在轉(zhuǎn)臺(tái)油源功率容量、機(jī)械結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)元件確定的情況下，最佳控制策略的選擇往往能最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的能力。因此深入研究單通道電液位置伺服系統(tǒng)和雙液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能及控制策略對(duì)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的研制具有非常重要的實(shí)際意義。
　　在查閱大量國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文綜述了國(guó)內(nèi)外仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r，闡述了轉(zhuǎn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)形式以及決定轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)水平的一些關(guān)鍵技術(shù)，概述了仿真轉(zhuǎn)臺(tái)電液位置伺服系統(tǒng)的研究進(jìn)展，介紹了H∞控制理論及魯棒設(shè)

3、計(jì)方法的發(fā)展概況。
　　建立了仿真轉(zhuǎn)臺(tái)單通道電液位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析了模型參數(shù)對(duì)單通道系統(tǒng)性能的影響。提出了與魯棒控制設(shè)計(jì)相適應(yīng)的系統(tǒng)模型辨識(shí)方法，即基于隨機(jī)典范狀態(tài)空間灰箱辨識(shí)模型的單通道系統(tǒng)名義模型參數(shù)辨識(shí)與基于模型誤差建模法的不確定性界估計(jì)相結(jié)合的模型集確定方法，并對(duì)內(nèi)、外框單通道系統(tǒng)模型進(jìn)行辨識(shí)，給出了辨識(shí)結(jié)果。
　　介紹了H∞控制的基礎(chǔ)理論。根據(jù)液壓仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的特性和性能要求，結(jié)合內(nèi)、外框單通道系統(tǒng)名義模型及

4、不確定性界的辨識(shí)結(jié)果，利用H∞控制理論中的μ綜合法能夠提供靈活的和系統(tǒng)化的魯棒控制器設(shè)計(jì)構(gòu)架的特點(diǎn)，對(duì)液壓仿真轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)、外框單通道系統(tǒng)進(jìn)行了μ綜合法魯棒反饋控制設(shè)計(jì)。分析了基于系統(tǒng)模型逆的輸入信號(hào)前饋補(bǔ)償器的原理及特性，并探討了其實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。探討了控制系統(tǒng)的抗飽和回繞問(wèn)題，并利用H∞控制理論設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)、外框單通道系統(tǒng)的抗飽和回繞補(bǔ)償器。以?xún)?nèi)框單通道系統(tǒng)為例，進(jìn)行了必要的仿真分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)結(jié)果是正確有效的。
　　介紹了雙液

5、壓馬達(dá)的幾種同步驅(qū)動(dòng)控制方案。同時(shí)在考慮傳動(dòng)軸剛度的條件下，建立了雙液壓馬達(dá)同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并系統(tǒng)地分析了同步誤差產(chǎn)生的原因。針對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)中框同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所具有的耦合作用、兩同步通道傳遞函數(shù)的差異等特點(diǎn)，提出了一種同步誤差直接反饋校正的魯棒同步控制方式，并應(yīng)用μ綜合法對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，仿真結(jié)果充分說(shuō)明了該同步控制方式對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)中框的同步驅(qū)動(dòng)是有效的。
　　以自行開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制軟件為試驗(yàn)平臺(tái)，用所提出的控制策略在液壓三