大摩擦情况下三轴飞行模拟转台QFT鲁棒控制器的设计

三轴飞行模拟转台是用于飞行控制系统半实物仿真的高性能位置跟踪和速度跟踪的一个重要设备。摩擦力和不确定性是三轴飞行模拟转台伺服系统的主要特性。在基于转台的动态和静态非线性Stribeck摩擦模型描述的基础上 ,考虑转台伺服系统的实际不确定性 ,设计了QFT鲁棒控制器 ,并给出了仿真和实时控制效果。     

电液复合伺服系统

 飞行模拟转台的伺服系统要求阀-马达组合的连续调速比很大（例如1100以上）,负载惯量大的（例如30千克·厘米·秒²）模拟转台只能采用电液伺服系统。本文介绍一种电液复合伺服系统,使阀-马达组合的调速比由原来的180提高到1800左右,系统的其它指标也有改善,满足了转台伺服系统的要求。 文章列举了国内用于模拟转台的马达的调速比,分析了柱塞式马达调速比低的原因及改善办法,提出了电液复合伺服系统。文中介绍了电液复合伺服系统的工作原理并进行了理论分析,推导出复合系统方块图及传递函数,对复合系统进行动态分析并与原系统对比。最后给出了一系列实验的典型数据和曲线。     

一种惯导测试转台摩擦力模型及其参数辨识方法

针对转台运动系统中存在的摩擦力环节及其特性提出了一种静态摩擦力模型及其参数辨识方法,该模型克服了库伦摩擦模型的不连续性,并利用该模型对摩擦力在转台伺服系统中的影响,进行了仿真分析及试验对比。结果表明,该摩擦力模型可充分描述摩擦力对转台伺服系统运动性能的影响,为进一步提高系统的运动性能提供了一个研究基础。     

速度微分软反馈在电液伺服系统中的应用

提高电液伺服系统的阻尼有几种方法,如:泄漏短路法、压力反馈法、反谐振电网络抵消法等,此诸法不是需要较多的外加设备,就是效果不够理想。经过多次反复试验和必要的理论分析,实现了速度微分软反馈,提高了电液伺服系统阻尼,系统闭环(速度闭环或位置闭环)后的开环增益比没有采用速度微分软反馈时增加了1.5～2倍,同时提高了系统低速平稳性。本文结合液压单轴飞行模拟转台的调试结果,介绍速度微分软反馈提高电液伺服阀控制液压马达系统阻尼的原理及其具体实现的方法。     

液压仿真转台的PFC-PID串级控制

 针对三轴液压仿真转台系统难以获得精确数学模型,存在较大参数变化和各种干扰,常规控制方法难以获得良好控制效果的特点,找到一种适合三轴液压转台的预测函数控制(PFC)策略,并与PID控制相结合,提出PFC PID串级控制并应用于液压仿真转台系统。系统内回路采用PID控制克服各种干扰,内回路和液压仿真转台对象构成PFC的广义被控对象,对广义被控对象采用PFC控制拓展系统频宽,改善系统性能。对三轴液压仿真转台的仿真研究结果表明了该方法的有效性和优越性。     

捷联三轴角运动仿真转台

三轴角运动仿真转台是战术导弹自动驾驶仪设计时使用的一种重要的关键的仿真设备,以前大多数自动驾驶仪半实物仿真是采用框架结构式三轴转台,三个轴是安装在一体,分外框,内框,中框,这种结构的缺点是伺服系统的通频带很难做得高,本文叙述一种捷联结构式三轴角运动仿真轴台,按这种结构设计,伺服系统的通频带很容易提高,系统的造价也可以降低,是值得采用的一种方案。     

基于PMAC卡的运动伺服系统数据采集和分析

论述了在飞行器仿真转台运动伺服系统中基于PMAC（Programmed Muti Axises Contorller）卡的几种数据采集方法,着重介绍了数据的采集和存储原理,PMAC卡与PC机的通讯方法及数据的解码原理。同时,对伺服系统的相差和幅差的计算方法进行了研究。最后,在某转台控制系统应用这些方法对系统的相差幅差进行了分析,并与外接CF920的测试结果进行了比对,取得了满意的效果。     

基于PCI-7354的三轴转台控制系统设计

三轴转台是测试惯性元件的关键设备之一。随着航天、航空工业的发展,对惯性元件的精度要求不断提高,同时也对测试转台的性能指标要求越来越高。本文以三轴转台伺服系统为研究对象,确定了基于PCI-7354运动控制卡和直流伺服电机的控制方案,应用PCI-7354运动控制卡的伺服控制,通过系统调试完成了转台控制系统的设计。试验结果表明,该转台控制系统具有精度高、稳定性好、开发周期短等特点,可以满足实际应用的需要。     

航空光电稳定平台高性能摩擦力补偿方案

为了在传统控制器基础上进一步提高航空光电稳定平台的性能,减轻机械伺服系统中摩擦环节对视轴(LOS)稳定及激光指向带来的负面影响,提出了一种基于自抗扰控制器(ADRC)的高性能摩擦力补偿方案。首先,在原有系统中引入LuGre模型来初步抑制摩擦对伺服系统的扰动;然后,通过设计自抗扰控制器对摩擦补偿后仍然存在的残余扰动进行进一步抑制;最后为了验证本控制策略对系统扰动的抑制效果,将航空光电稳定平台安装在飞行模拟转台进行实验,测试加入基于自抗扰控制器的摩擦补偿方案前后的性能对比。实验结果表明:对比传统的控制方案,在速度稳定实验中,引入摩擦力和自抗扰相结合控制方案的光电平台扰动隔离度至少提高了14dB,在目标跟踪实验中,系统的视轴晃动强度也至少降低了78.9%。该补偿方案易于实现,与光电平台的兼容性好,满足航空光电稳定平台的高精度要求。     

LabVIEW——控制设计与仿真模块在转台设计中的应用

虚拟仪器技术在测试测量行业的广泛应用,推动了LabVIEW的发展.基于Lab-VIEW及其工具包在系统分析、设计中的优势,本文以控制设计与仿真模块为工具,设计单轴实验转台速度、位置控制器.完成了硬件选型、转台系统建模,在此基础上利用控制设计与仿真模块设计转台控制器.整个设计开发过程简单直观,并且经过仿真分析及实验验证,...     

基于速度同步控制的电液负载模拟器

通过理论与试验相结合的方法建立了电液力伺服控制系统的精确非线性数学模型 ,从理论上对采用传统的结构不变性原理来消除多余力的方案进行了分析 ,找出了其效果有一定局限性的机理 ,说明电液力伺服系统的非线性和频率特性对电液负载模拟器的性能有较大的影响 ,进而提出了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 ,消除了系统滞后的影响 ,另外 ,由于舵机与加载马达数学模型的相似性 ,对非线性起到了一定的补偿作用。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。     

Adaptive Nonlinear Optimal Compensation Control for Electro-hydraulic Load Simulator

 Directing to the strong position coupling problem of electro-hydraulic load simulator (EHLS), this article presents an adap-tive nonlinear optimal compensation control strategy based on two estimated nonlinear parameters, viz. the flow gain coeffi-cient of servo valve and total factors of flow-pressure coefficient. Taking trace error of torque control system to zero as control object, this article designs the adaptive nonlinear optimal compensation control strategy, which regards torque control output of closed-loop controller converging to zero as the control target, to optimize torque tracking performance. Electro-hydraulic load simulator is a typical case of the torque system which is strongly coupled with a hydraulic positioning system. This article firstly builds and analyzes the mathematical models of hydraulic torque and positioning system, then designs an adaptive nonlinear optimal compensation controller, proves the validity of parameters estimation, and shows the comparison data among three control structures with various typical operating conditions, including proportion-integral-derivative (PID) controller only, the velocity synchronizing controller plus PID controller and the proposed adaptive nonlinear optimal compensation controller plus PID controller. Experimental results show that systems’ nonlinear parameters are estimated exactly using the proposed method, and the trace accuracy of the torque system is greatly enhanced by adaptive nonlinear optimal compensation control, and the torque servo system capability against sudden disturbance can be greatly improved.     

速率检测中新型定角脉冲产生电路

介绍了一种用于转台速率检测的新型定角脉冲产生电路,详细说明了其工作原理和性能,并给出了实测结果。     

Incremental motion control of linear synchronous motor

In this study a particular incremental motion control problem, which is specified by the trapezoidal velocity profile using multisegment sliding mode control (MSSMC), is proposed to control a permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM) servo drive system. First, the structure and operating principle of the PMLSM are described in detail. Second, a field-oriented control PMLSM servo drive is introduced. Then, each segment of the multisegment switching surfaces is designed to match the corresponding part of the trapezoidal velocity profile, thus the motor dynamics on the specified-segment switching surface have the desired velocity or acceleration corresponding part of the trapezoidal velocity profile. In addition, the proposed control system is implemented in a PC-based computer control system. Finally, the effectiveness of the proposed PMLSM servo drive system is demonstrated by some simulated and experimental results.     

Adaptive Fuzzy Torque Control of Passive Torque Servo Systems Based on Small Gain Theorem and Input-to-state Stability

Passive torque servo system (PTSS) simulates aerodynamic load and exerts the load on actuation system, but PTSS endures position coupling disturbance from active motion of actuation system, and this inherent disturbance is called extra torque. The most important issue for PTSS controller design is how to eliminate the influence of extra torque. Using backstepping technique, adaptive fuzzy torque control (AFTC) algorithm is proposed for PTSS in this paper, which reflects the essential characteristics of PTSS and guarantees transient tracking performance as well as final tracking accuracy. Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy logic system is utilized to compensate parametric uncertainties and unstructured uncertainties. The output velocity of actuator identified model is introduced into AFTC aiming to eliminate extra torque. The closed-loop stability is studied using small gain theorem and the control system is proved to be semiglobally uniformly ultimately bounded. The proposed AFTC algorithm is applied to an electric load simulator (ELS), and the comparative experimental results indicate that AFTC controller is effective for PTSS.     

天线重量变化对伺服性能影响及解决方案

针对某型测控雷达改造后天线重量增加引起的伺服性能降低问题,详细分析天线重量增加对伺服系统环路带宽和负载转矩的影响,提出调整伺服系统内部各环路参数的解决方案,使得系统与负载之间在转速、转矩和惯量上能够相匹配,并对系统进行了阶跃响应测试,得到了较好的效果。     

数字人感系统的研究

随着飞机模拟器技术的发展,电机伺服系统在人感系统中也得到了广泛的应用。本文着重讨论 了以DSP芯片为核心的数字人感系统组成和工作原理,并分析了系统的特点及功能。     

Compound Control for Hydraulic Flight Motion Simulator

The design of a compound control is presented for the servo system of hydraulic flight motion simulator, which suffers from highly nonlinear dynamics, large parameter time-variation and severe load coupling among channels. The compound control is composed of a robust feedback controller and a feedforward compensator. The design aim is to achieve high tracking performance even in the presence of considerable uncertainty, external disturbance and load coupling among channels. Toward this aim the feedback controller for rejecting perturbation and disturbance is designed by using μ synthesis optimization technique and the feedforward compensator for compensating time lag of dynamic system is established based on the basic idea of zero phase error tracking. To validate the proposed control strategy, simulations and experiments are implemented, and show that the resulting system is highly robust against model perturbation and possesses excellent capability of suppressing the load coupling and improving the tracking performance.     

飞行模拟转台高精度数字重复控制器的设计

从工程的角度讨论了离散重复控制系统的设计,所提出的重复控制方法可保证速度跟踪误差快速收敛为零。在重复控制器中采用了高阶低通滤波器和动态补偿器,改善了跟踪精度,保证了系统的稳定性,减少了周期性扰动误差。将所提出的方法应用于飞行模拟转台伺服系统的速度控制中,仿真结果表明,针对周期指令信号和周期干扰信号可保证较高的跟踪精度和较强的稳定性和鲁棒性。     

高精度甚低速系统的变结构控制方案研究

非线性接触摩擦普遍存在于一般伺服系统中,它引起的低速爬行会影响整个系统的正常工作。本文提出了一种变结构设计方案,能有效地克服低速爬行,消除斜坡信号作用下的系统静差,并获得较为简单的控制算法和系统结构。