基于改进萤火虫算法的电动负载模拟系统设计

针对飞机舵机电动负载模拟系统因非线性干扰和多余力导致加载性能不良的问题,采用直线音圈电机改变传统加载方式,并提出一种基于不完全随机萤火虫算法、结合扰动信号前馈控制和多工况专家控制的复合控制策略。在前馈环节,以舵机输出位置信号作为扰动,计算并设计前馈补偿控制器对其进行抑制;在反馈环节,采用多工况专家控制,通过对模拟气动载荷工况和误差信号的判断,设计专家控制规则;同时,利用不完全随机初始化法和动态变步长搜索法对萤火虫算法进行改进,使其完成对专家控制的参数寻优。仿真结果表明,系统在复合控制器作用下的加载精度和加载误差均优于传统PID控制系统,对多余力的抑制程度可达78%,控制性能得到明显提升。

电动负载模拟器控制系统设计

电动负载模拟器可以模拟飞行器飞行过程中舵机承受的铰链力矩,是舵机测试和半实物仿真的关键设备之一。论文分析了电动负载模拟器的组成及工作原理,建立了数字仿真模型,详细分析了电动负载模拟器的特点,通过采用力变化速度反馈改善了系统的阻尼特性,设计了基于偏差最优的PID控制器,并基于不变性原理对舵机运动进行补偿,实现了电动负载模拟器的快速、高精度控制,最后通过仿真验证了控制系统设计的正确性。

电动负载模拟器多余力矩产生机理及抑制

介绍了直流力矩电机驱动的电动负载模拟器的机械结构和工作原理,建立了电动负载模拟器执行机构的数学模型并用方框图表示.分析了直流力矩电机的机械特性并指出其正常工作的范围.分析了电动负载模拟器在启动过程、正常运行和换向过程中多余力矩产生的机理,提出用基于结构不变性原理的前馈补偿方案来补偿多余力矩.仿真结果从理论上证明了前馈补偿方案可以很好地解决多余力矩带来的干扰,实验结果也证明了前馈补偿方案的有效性和可行性.

惯量和刚度对电动负载模拟器频宽影响的分析

给出了一种电动负载模拟器的系统结构,分析了系统惯量和轴系刚度与系统加载频宽之间的关系并进行了仿真实验研究。结果表明,对于电动负载模拟系统,在选择负载惯量和轴系刚度时,既要考虑使转矩伺服系统有较高的频响,又要考虑系统的稳定性和多余力矩的抑制效果.

基于迭代学习的电动负载模拟器复合控制

为保证电动负载模拟器力矩精确加载,设计了基于迭代学习控制和舵机位置前馈补偿结合的复合力矩控制器.引入弹性杆结构以提高系统稳定性及加载精度,并从系统响应速度、频宽及稳定性等方面对弹性杆刚度约束进行了分析.建立了控制系统模型,在三闭环结构基础上,引入了舵机位置前馈补偿.为保证正弦负载模拟效果,设计了基于指令力矩幅值和相位修正的迭代学习控制器,并基于P型控制器实现对幅值和相位的迭代学习.最后,分别进行了力矩加载及多余力矩抑制实验,结果证明了该方法的可行性及有效性.

一种引入位置比例控制提高电动负载模拟器性能的控制系统设计方法

仔细分析了电动负载模拟器的工作原理及多余力矩的产生机理,建立了电动负载模拟器的数学模型,在被动加载的情况下,提出了采用位置比例控制与角速度前馈补偿两种方法共同抑制多余力矩,设计了包含位置比例控制+角速度前馈补偿+力矩闭环控制的三回路控制系统,进一步提高了电动负载模拟器的控制精度并展宽了力矩加载频带,使得电动负载模拟器的加载频带提高到了25 Hz以上。

电动负载模拟器的同步控制研究

提出电动负载模拟器一种新的控制策略,目的是解决舵机运动带来的强扰动致使电动负载模拟器的跟踪速度和精度下降的问题。方法是在进行力矩控制的同时,将舵机和电动负载器的运动信息引入到控制系统中,使加载电机在进行力矩跟踪的同时同步跟踪舵机运动。仿真和试验结果表明:该方法使得闭环系统的静差小于1%,并且其正弦响应在12Hz时的幅差小于10%,相差小于10°。因此,该策略可以满足目前电动负载模拟器的工程使用需求。

引入弹簧杆的电动负载模拟器实验研究

针对电动负载模拟器的设计和实验分析问题,在负载器结构上引入了弹簧杆的弹性环节,降低了整个加载系统的有害多余力矩并提高了力矩加载的性能。建立了引入弹簧杆后负载模拟器的数学模型,分析了系统不同刚度系数对加载稳定性和快速性的影响。结果表明,可以采用舵机角速度作为前馈补偿来抑制多余力矩,加载实验的数据分析表明了引入弹簧杆的电动负载模拟器的动态响应能力。加载实验中需要跟踪正弦力矩加载指令,实际加载力矩的幅差和相差均小于10%。

导弹尾翼电动负载模拟器快速终端滑模控制

针对永磁同步电机驱动的导弹尾翼电动负载模拟器存在的高阶非线性及参数时变问题,提出一种基于反演设计的快速终端滑模控制方法.建立电动负载模拟器系统的状态空间模型,将建模误差及参数摄动视为未知扰动项,基于反演控制的设计思想,将系统模型划分为3个子系统,采用快速终端滑模方法设计控制律,使跟踪误差在有限时间内收敛到零.然后应用Lyapunov方法证明了闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,最后通过试验验证了该控制策略的有效性.与PI+前馈补偿控制策略相比,该方法能够更好地抑制系统中的多余力矩,提高了电动加载系统的力矩加载精度,同时有效提高了加载系统的鲁棒性.

炮控系统电动负载模拟器性能影响因素分析

为了抑制炮控系统电动负载模拟器中存在的多余力矩,进一步提高其输出力矩的控制精确度和动态特性,对电动负载模拟器力矩输出的影响因素进行研究。首先结合电动负载模拟器系统的结构组成和工作原理,建立数学模型,得到输出力矩对应的传递函数和具体影响因素;然后依次研究电动负载模拟器系统的连接刚度、力矩电机的输入力矩、负载电机的角度、摩擦、间隙等非线性时变量对系统力矩输出的影响,并分别采用时频阈分析和谐波跟踪等方法进行性能评估;最后结合具体仿真和实验数据,分析影响力矩电机输出力矩谐波畸变的定性和定量关系,为提高电动负载模拟器控制性能提供有力的理论支撑。

电动负载模拟器反演终端滑模控制

电动负载模拟器存在高阶非线性、参数时变以及多余力矩扰动,常规控制算法难以得到理想控制效果.本文提出一种反演设计的终端滑模控制策略.采用反演控制的思想,将加载系统划分为3个子系统,设计终端滑模控制律,并引入低通滤波器显著降低抖振,使跟踪误差在有限时间内收敛到0.利用Lyapunov方法证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,实验结果表明所提出控制策略的有效性,与常规前馈反馈控制相比,加载控制精度有显著提升.

连接刚度对电动负载模拟器性能的影响

介绍了电动负载模拟器的结构,并建立其数学模型;分析了连接刚度对系统性能的影响,主要包括:系统稳定性、机械谐振和多余力矩等;最后,对数学模型进行了数字仿真,仿真结果表明在满足系统稳定性和机械谐振频率要求的条件下,适当降低连接刚度有利于系统的调节和性能改善。

弹簧杆刚度对电动负载模拟器的性能影响研究

弹簧杆刚度是影响电动负载模拟器加载精度和快速性的重要因素。文中介绍了电动负载模拟器的结构组成,并基于电动负载模拟器数学模型,从电动负载模拟器控制器参数、加载动态性能和多余力矩的影响三个方面研究分析了弹簧杆刚度变化对系统性能的影响。计算结果表明弹簧杆刚度增大会导致系统快速性降低、多余力矩增加,所以工程应用时一般选取弹簧秆刚度略大于系统最大加载梯度即可。

基于RBF神经网络和重复控制PID的电动负载模拟器复合控制

针对电动负载模拟器运行过程中存在的多余力矩问题,提出RBF神经网络和重复控制PID与前馈补偿控制器相结合的电动负载模拟器复合控制方法。该方法充分利用重复控制PID的优点,加入RBF神经网络控制,形成一种具有较强的抗干扰能力、较好的跟踪性能和自适应能力的控制算法;结合舵机速度的前馈补偿,实现多余力矩的抑制;引入弹簧杆,降低系统有害力矩,提高系统稳定性。仿真分析验证了所提复合控制方法的有效性和可行性。

电动负载模拟器中多余力矩的新型抑制方法

提出了一种抑制电动负载模拟器中多余力矩的新型方法,即位置伺服电动机电流前馈扰动补偿法。首先建立了电动负载模拟器的数学模型,然后讨论了加载对象角位移和加载电动机角速度前馈扰动补偿法的局限性,在此基础上提出了电流前馈扰动补偿法,并在Matlab中进行仿真,得到了很好的补偿效果。

基于遗传算法的电动负载模拟器ITAE控制器设计和仿真

在电动负载模拟器(ELS)的控制系统设计过程中,其优化控制参数一般需通过大量试验来确定。本文根据ELS的工作原理建立了其执行机构的数学模型,并分析了连接刚度参数对系统性能的影响,指出在满足系统闭环响应技术指标条件下,应选择低的连接刚度;结合加载梯度参数,选择适当的连接刚度,设计了ELS的复合控制器结构,并采用遗传算法对复合控制器中的各控制参数按ITAE准则进行了寻优,获得了复合控制器参数。仿真和试验结果表明:在该控制器作用下,闭环系统的静差小于0.5%,并且其正弦响应在10Hz时的幅差小于10%,相差小于10deg。

电动负载模拟器的发展与现状

在对电动负载模拟器多余力矩产生的机理加以分析的基础上,详细论述了电动负载模拟器多余力矩的补偿方法,提出了多余力矩的理论分析、加载电机的选用、前馈补偿参数的选择和前馈信号的获取方法,复合式控制策略的运用是负载模拟器设计的关键技术和未来的研究重点。

基于参数辨识的电动负载模拟器复合控制

针对电动负载模拟器运行过程中系统存在的参数时变问题,同时为了保证力矩精确加载,提出了自适应控制器与前馈补偿控制器相结合的复合控制策略。引入了弹性杆以提高加载精度与系统稳定性;将自调整遗忘因子递推最小二乘法与神经网络相结合进行在线辨识系统时变参数,结合系统性能指标设计了模型参考自适应控制器;采用舵机位置前馈补偿,实现多余力矩的抑制。通过仿真验证了该复合控制策略的可行性和有效性。

电动负载模拟器扰动观测器系统化设计

提出了一种通过参数化进行混合灵敏度优化的扰动观测器(DOB)设计方法,并应用于电动负载模拟器(EALS),解决了舵机运动扰动对EALS力矩伺服精度的影响问题.将Q-滤波器设计与混合灵敏度优化问题分开考虑,并给出了DOB的系统化设计律,保证了系统的鲁棒性和DOB的最优性,该方法能应用于不稳定系统的设计.实际系统试验结果验证了所提出方法的有效性.

电动负载模拟系统的复合控制器设计

针对电动负载模拟系统中存在的时变参数问题,同时为了抑制多余力矩,提出了基于极点配置自校正控制与前馈补偿控制起相结合的复合控制方法。利用自调整遗忘因子递推最小二乘法在线辨识系统时变参数,结合系统的性能指标,设计了极点配置自校正控制器;采用舵机输入指令的前馈补偿,抑制了系统的多余力矩。仿真实验结果表明,该复合控制器可以有效地提高加载系统的动态响应性能,抑制多余力矩,使系统具有较强的鲁棒性。