飛行仿真轉臺運動控制的研究.pdf

1、飛行仿真轉臺是飛行器研制過程中進行地面半實物仿真的關鍵設備，位置/速度跟蹤精度要求非常高。以摩擦力矩為主的諸多非線性及不確定性因素，不僅導致轉臺系統(tǒng)的精確數(shù)學模型無法被建立，而且均以不同程度制約著系統(tǒng)運行性能。特別是在系統(tǒng)低速運行時，摩擦非線性導致轉臺系統(tǒng)出現(xiàn)“平頂”、“爬行”、“死區(qū)”等，跟蹤誤差較大，跟蹤精度明顯下降，嚴重降低飛行器地面半實物仿真的置信度。故設計一種能消除摩擦影響的控制策略對于飛行仿真轉臺的高性能研究非常有必要。針對

2、此問題，本文研究了一種基于擴張狀態(tài)觀測器的復合控制策略，本文主要包括以下研究內(nèi)容：
　　（1）以某UUT型立式飛行仿真轉臺為例，采用經(jīng)典分析法對轉臺系統(tǒng)的數(shù)學模型建立過程進行研究，建立起特定條件下轉臺系統(tǒng)的二階理想簡化模型，并配合使用頻譜分析法對其相應參數(shù)進行擬合辨識。同時也對摩擦非線性對轉臺造成的不良影響做了相關分析，為了更清楚的認識摩擦現(xiàn)象及為后期設計摩擦補償?shù)於ㄏ嚓P基礎，建立經(jīng)典Stribeck摩擦模型。
　?。?）從

3、狀態(tài)觀測器出發(fā)引申出擴張狀態(tài)觀測器的設計思想，介紹了兼具高精度估計和快速收斂性的線性高增益擴張狀態(tài)觀測器和非線性擴張狀態(tài)觀測器。在轉臺低速運行階段，將摩擦視為轉臺系統(tǒng)的外干擾，提出基于擴張狀態(tài)觀測器的復合控制策略。遵循該復合控制方案，分別設計線性高增益擴張狀態(tài)觀測器和非線性擴張狀態(tài)觀測器實現(xiàn)對轉臺摩擦的實時估計，同時設計摩擦實時補償環(huán)節(jié)實現(xiàn)了轉臺系統(tǒng)線性化。而待設計的線性化的轉臺閉環(huán)控制環(huán)節(jié)關乎整個系統(tǒng)的跟蹤性能。
　?。?）經(jīng)典

4、控制方法很難達到理想的控制效果，選用更具魯棒性等優(yōu)勢的滑?？刂扑枷雭碓O計轉臺閉環(huán)控制環(huán)節(jié)。為減緩滑模抖振問題并解決傳統(tǒng)趨近律不能兼顧趨近速度和收斂時間的弊端，設計一種指、冪結合的新型趨近律。鑒于線性滑模簡單易調節(jié)的優(yōu)點，針對轉臺系統(tǒng)選取合適的線性滑模面函數(shù)，并設計相應轉臺系統(tǒng)閉環(huán)線性滑?？刂坡?。為實現(xiàn)轉臺系統(tǒng)的跟蹤誤差能在有限時間內(nèi)迅速收斂為零的控制目的，突破傳統(tǒng)線性滑模系統(tǒng)的狀態(tài)只能漸進收斂的限制，選擇非奇異終端滑模面函數(shù)，并設計相應