电液负载模拟器的复合控制

提出了同时以速度和加速度作为参考输入量进行多余力的消除的结构不变性原理的改进方法;进一步研究了位置同步补偿的优点和不足,提出利用舵机伺服阀的控制信号进行速度同步控制抑制多余力矩的新方案。最后给出了基于线性理论的复合控制方法,仿真和试验结果证明该方案在系统的动态品质、鲁棒性和消扰能力等方面具有相当好的效果。

电液负载模拟器的精确数学模型

建立了电液负载模拟器的精确数学模型,更加深刻地揭示了系统的本质,证明多余力不仅与舵机扰动速度有关,还和扰动加速度有关,在此基础上改进了传统的结构不变性原理。试验证明了复杂数学模型的正确性和对系统消扰方法的指导作用。

电液负载模拟器多余力抑制的结构补偿控制

针对电液负载模拟器存在多余力,且多余力严重影响加载精确度的问题,同时为了提高加载系统的控制性能,介绍了电液负载模拟器的工作原理,对舵机系统、加载系统分别进行建模,建立整个电液负载模拟器系统的控制模型。设计了结构补偿环节,提出电液负载模拟器多余力抑制的控制方案,从理论上结构补偿环节可以实现对系统全部补偿和抑制多余力。对采用结构补偿环节前后的模型进行仿真分析和实验研究,结果表明采用结构补偿环节能使多余力大幅度减小,动态加载精确度明显提高,验证了控制方案的正确性和有效性。

μ理论在电液负载模拟器中的应用

研究μ理论在电液负载模拟器中的应用,提出电液负载模拟器的鲁棒控制策略。电液负载模拟器是一个复杂的机-电-液复合系统,且是一个强耦合、时变受控对象。综合考虑参数变化、模型变动和干扰等不确定性的影响,利用μ综合控制理论设计电液负载模拟器的鲁棒力控制器,并通过μ分析使用鲁棒力控制器时系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。给出使用鲁棒力控制器和经典力控制器时的实验结果,实验结果表明所设计鲁棒力控制器的有效性和优越性。

基于舵机指令前馈的电液负载模拟器同步控制

电液负载模拟器是典型的带有强运动耦合的电液力(矩)伺服系统,克服由运动干扰造成的多余力是其控制的关键问题.针对于目前常用的同步补偿算法在消除多余力实际应用中存在的问题,提出了基于舵机指令前馈的同步补偿策略.该策略采用舵机速度指令信号和负载模拟器力矩反馈信号来实现精确的同步补偿,不需要舵机的速度信号、加速度信号以及阀控信号.同时该策略考虑了加载力矩对舵机输出速度的影响,相对于传统速度同步算法在大负载力矩跟踪下可得到更好的多余力消除效果,从而能实现更准确的速度同步补偿.针对于典型加载工况进行的仿真和实验结果表明,该策略能有效解决舵机运动扰动带来的多余力问题,进而提高动态加载精度.

电液负载模拟器同步结构解耦研究

针对电液负载模拟器中的多余力矩问题,以阀控摆动马达电液负载模拟器为对象,在分析研究多余力矩产生机理及影响因素的基础上,提出一种同步结构解耦新方法,具体实现是将加载执行元件设计成复式双层结构,外层同步马达用于跟踪承载对象进行位置同步控制,内层马达用于加载,通过复式结构加载执行元件实现变被动加载为主动加载,从根本上解决了多余力矩问题。给出了复式摆动马达的参数匹配原则、密封及结构设计方案,仿真分析了内外层马达油道配流方式的合理性。最后,通过小梯度加载下电液负载模拟器性能的仿真分析验证了同步结构解耦新方法的正确性及有效性。

电液负载模拟器的RBF神经网络控制

针对传统控制器自适应能力和鲁棒性差、参数调节繁琐等缺陷,提出了神经网络自适应控制方案,同时针对神经网络控制器计算复杂和稳定性证明缺乏理论依据等不足问题,在传统控制理论的基础上设计了基于PID的神经网络控制方案。根据电液负载模拟器的结构特点和目前神经网络控制的发展水平,提出了基于RBF神经网络的PID控制器,并构建了负载模拟器的神经网络控制与基于Jacobian的消扰(消除多余力)结构,仿真和试验证明其具有很好的自适应性和鲁棒性。

基于CMAC的电液负载模拟器自学习控制

通过建立某飞行器舵机电液负载模拟器与操舵系统联动的数学模型 ,分析了电液负载模拟器的多余力产生原理。提出了采用结构不变性原理设计补偿环节的基于 CMAC神经网络的控制结构和算法。通过对系统的动态仿真表明 ,该方法可有效地抑制多余力 。

一种电液弹性力负载模拟器及其性能研究

为解决弹性力负载模拟器中多余力及加载精度的问题,提出一种带有电液伺服式补偿阀的弹性力负载模拟器.考虑了位置系统和力加载系统的相互耦合及相互影响,根据液压桥路及液阻理论,通过加入一个伺服式补偿阀,用于排出位置扰动引起的强迫流量;有效地克服了多余力,并提高系统性能指标.建立了在位置干扰下的弹性力负载模拟器的数学模型.采用实物参数进行系统数字仿真,结果表明：弹性力负载模拟器能准确地对位置系统施加弹性力,响应滞后时间约为（0.02～0.03）s,其输出幅值误差为（0.5～1.3）％.

正开口阀在电液负载模拟器中的应用

从正开口阀的阀系数入手,分析其抑制电液负载模拟器多余力矩的机理。给出流量伺服阀、压力伺服阀、流量—压力伺服阀控制电液负载模拟器时阀正开口量的确定办法,并对和正开口阀有相似加载特性的加载马达两腔开连通孔进行了多余力矩抑制实验,为正开口阀用于电液负载模拟器提供了依据。

基于复合控制的电液负载模拟器多余力抑制研究

针对电液负载模拟系统存在多余力且该多余力严重影响系统加载精度与控制性能的问题,建立了系统各部分以及整个系统的数学模型.通过对数学模型的研究,分析了系统多余力的产生机理,并建立了系统多余力的传递函数.提出了前馈PID复合控制的方法,并对该方法进行了仿真分析和实验研究.在仿真分析中,通过对多余力消扰前、引入前馈控制消扰后及引入复合控制消扰后3种情况的比较,说明前馈PID复合控制能够有效抑制系统多余力.实验结果进一步验证了前馈PID复合控制的有效性,同时实验结果显示在运动换向时系统多余力将出现突变,为下一步的研究指明了方向.

电液负载模拟器最佳广义连接刚度的分析研究

提出把电液负载模拟器的多余力矩视为一种补偿作用的观点,明确了广义连接刚度和系统性能的关系,提出了确定最佳广义连接刚度的基本原则,给出了确定最佳广义连接刚度的一种量化方法。理论分析、仿真和实验研究的结果证明了最佳广义连接刚度的有效性,系统有效地抑制了多余力矩。

电液负载模拟器摩擦参数辨识及补偿

针对摩擦干扰在电液负载模拟器控制中的影响,提出了将被试件简化为自由伸缩刚性杆的摩擦力作用模型.模型中采用能全面反应摩擦特性的LuGre模型描述摩擦力大小.LuGre的静力摩擦系数和动力摩擦系数依托两种特殊工作状态进行辨识,相应的辨识数据验证了所求系数的准确性.摩擦补偿具体实施时,利用结构不变性原理,求解出摩擦补偿控制器.在此基础上,对负载模拟器开展了位移伺服、力矩伺服、多余力等方面的摩擦力补偿实验.实验结果表明,所求解的LuGre模型及摩擦补偿控制器可以较好地消除摩擦力对负载模拟器控制的影响.

电液负载模拟器的自适应最优控制

研究了电液负载模拟器的自适应最优控制问题。将线性二次型最优控制与GCMAC神经网络相结合,提出了一种自适应最优控制策略。该控制策略把最优控制器作为辅助控制器,采用GCMAC神经网络在线学习使闭环系统满足理想性能要求的控制量。Lyapunov稳定性分析证明该控制策略具有渐近稳定性。仿真结果表明系统具有较好的动态性能和较高的载荷谱跟踪精度。

电液负载模拟器多余力的混合补偿策略

针对电液负载模拟器因存在多余力而影响加载精度的问题,建立负载模拟器数学模型,分析多余力产生机制,提出包含定常补偿器和干扰观测器(Disturbance observer,DOB)的多余力混合补偿策略以提高加载精度。首先基于结构不变性原理设计定常补偿器,再通过求解H_∞混合灵敏度问题获得DOB,补偿剩余多余力并提高系统鲁棒性。静态、高频动态力函数跟踪仿真表明多余力减少65%以上,动态响应快速,摄动仿真表明负载模拟器对系统不确定性的影响有较好的鲁棒性;动态加载试验证明了策略的正确性和有效性。

电液负载模拟器力矩控制伺服系统不确定性的分析研究

电液力矩伺服控制系统常用于电液负载模拟器(EHLS)以模拟航空动力铰链力矩,从而实现对目标的动态加载。由于系统存在不确定性和非线性因素,影响了系统的控制性能和稳定性。本文通过对电液负载模拟器系统模型的分析,详细论述了造成系统不确定性的原因。同时针对参数不确定性、模型不确定性及强外干扰产生的不确定性进行了仿真研究。仿真结果明确了各种不确定性对该类系统的影响程度,为采用相应的控制策略以消除多余力矩、提高系统性能提供了理论依据。

连通孔在电液负载模拟器中的应用

本文提出了利用零开口流量阀和在两负载腔之间安装连通孔的加载马达组成的电液负载模拟器加载系统，详细分析了连通孔在消除多余力和拓宽频带的效果，通过仿真和实验，验证了连通孔的有效性。

基于Η∞鲁棒控制的电液负载模拟器的性能研究

将电液负载模拟器中的多余力矩视为外干扰,并考虑各种不确定性的影响,采用基于Η∞鲁棒控制理论的方法设计了鲁棒控制器;同时,采用该控制器针对系统存在参数变动、高阶未建模动态及外干扰等不同工况时的特性进行了仿真研究以及系统动静态特性的实验研究。仿真和实验结果表明,在该控制器的作用下,系统不仅很好地实现了动态跟踪性能而且表现出良好的鲁棒性。系统的性能指标达到幅值误差小于±10%及相位滞后小于10°时的有扰闭环频宽为10Hz。

电液负载模拟器的自适应滑模控制方法

针对电液负载模拟器存在的系统非线性、不确定性和强干扰的控制难点,设计了自适应滑模控制方法。设计积分滑模以降低控制器对期望跟踪轨迹高阶导数的要求;设计动态滑模算法抑制抖振;采用小脑模型关节控制器(CMAC)在线学习系统不确定性以降低控制器参数设计的保守性。设计了自适应滑模控制律,给出了CMAC神经网络权值调整算法,证明了控制器的稳定性,以确保系统稳定且输出跟踪误差渐近收敛于零。仿真结果证明了控制策略的有效性。

基于自适应的电液负载模拟器积分鲁棒控制

为提高电液负载模拟器的跟踪精度,针对其存在的大量非线性特性和模型不确定性等问题,建立了系统非线性数学模型,基于传统的误差符号积分鲁棒控制方法,融合自适应控制的思想,设计了一种自适应误差符号积分鲁棒控制方法。该方法无需获知模型不确定性的确切界,其积分鲁棒增益的取值可在线调节,更好地克服了模型不确定性对系统的影响,在舵机运动干扰作用下实现了系统的渐近稳定性能。仿真对比结果验证了该控制方法的优良性能。