电子设计工程
Electronic Design Engineering
第 26卷
Vol.26
第 23期
No.23
2018年 12月
Dec. 2018
收稿日期:2018-08-12 稿件编号:201808057
作者简介:赵孟文(1968—),男,陕西渭南人,副教授。研究方向:液压技术和控制理论的研究及教学。
舵机是飞控系统中重要的伺服元件,负载模拟
器是舵机在地面做性能实验的加载系统。加载系统
要求模拟实际飞行器及其部件在飞行过程中所受到
的包括惯性力、阻力、干扰力等在内的各种载荷,快
速、准确地跟踪舵机的运动,它是一个非线性时变的
伺 服 系统。 加 载 过 程 中 ,由 于 加载设 备 的 自 身 结
构、机械连接,摩擦力矩、控制方法等因素的影响,系
统存在着多余力,严重影响了系统的加载精度和动
态性能,使系统的稳定性变差、跟随性降低。以往的
多余力控制策略主要基于结构不变性原理,建立线
性化数学模型,提出补偿控制策略
[1]
。但随着系统复
杂程度的提高,非线性和不确定性因素的增多,同时
对加载频率要求也越来越高,就需要更先进的且针
对性强的进控制算法。
文中建立了典型加载系统的数学模型,在研究
多种控制算法的基础上,提出了一种非线性时变加
载系统的高频段多余力抑制方法,通过仿真及实验
证明其具有很好的抗扰动性,更能适应系统的参数
变化及高频加载要求
[2]
。
1 伺服加载系统及数学模型
1.1 系统结构简述
伺 服 加 载 系 统 采 用 伺 服 电 机 进 行 加 载 ,系 统
结构由 4 部分组成:被试舵机安装台、加载系统(包
括两 个加 载电机、扭矩传感器 和旋 转编 码器 、惯 量
非线性时变加载系统的高频段多余力抑制方法
赵孟文
1
,樊泽明
2
(1.西安航空学院 陕西 西安 710077;2.西北工业大学 自动化学院,陕西 西安 710072)
摘要:文中设计了飞机舵机的加载试验系统,建立了用于研究消除高频段多余力的加载系统数学
模型,提出了针对加载系统时变性和非线性特性的控制策略和控制方法。通过仿真和试验研究,
确定相平面前馈补偿控制算法具有较好的抗扰动性,能适应系统的参数变化及更高频率的载荷谱
跟踪精度。增加了系统高频段的容错性、适应性和鲁棒性,能有效地抑制加载系统的多余力。
关键词:多余力;加载系统;系统仿真;相平面法;前馈补偿
中图分类号:TP319 文献标识码:A 文章编号:1674-6236(2018)23-0134-05
A method of high⁃frequency surplus⁃torque suppression for nonlinear time⁃varying
loading systems
ZHAO Meng⁃wen
1
,FAN Ze⁃ming
2
(1. Xi’an Aeronautical University,Xi’an 710077,China;2. Department of Automatic Control,
Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China)
Abstract: In this paper, the loading test system of the aircraft steering gear is designed, the
mathematical model of the loading system is established to eliminate the surplus torque in high frequency
band,and the control strategy and control method for the denaturing and nonlinear characteristics of the
loading system are proposed. Through simulation and experimental study,it is determined that the phase
planar feedforward compensation control algorithm has good antidisturbance performance and can adapt
to system parameter changes and higher frequency load spectrum tracking accuracy. It increases the fault
tolerance,adaptability and robustness of the high frequency band of the system,and can effectively
restrain the surplus torque of the loading system.
Key words: surplus torque;loading system;system simulation;phase plane method;feedforward
compensation
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