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新型负载模拟器的理论分析与仿真研究

张泽安  
【摘要】: 负载模拟器就是一种用来在实验室条件下半实物地模拟承载对象所要求的力(力矩)载荷的装置。随着科学技术的发展,对飞行模拟器的机动性和控制精度的要求越来越高,进而对负载模拟器加载性能提出越来越高的要求,由此推动了负载模拟器的研究进展。 本文在查阅大量国内外资料的基础上,综述了国内外电液负载仿真台的发展现状,通过对比国内外负载仿真台的研究,传统负载模拟器主要研究的内容如何最大限度地减小在马达输出力加载下的干扰力矩,来提高加载系统的动静态性能指标。但由于传统电液负载仿真台属于典型的被动式电液力伺服系统,其加载系统受舵机的强位置干扰会产生大的多余力矩,严重影响加载系统的动静态品质。 针对传统加载方式原理上产生的多余力矩,而导致的加载精度不够等问题。本文研究了一种全新的加载方式,利用摩擦力加载,来提高系统的加载性能。 本文设计了摩擦加载方式的机械结构,并绘制了系统工程图,并设计了液压系统回路。 根据所设计结构,用有限元分析软件ANSYS对所设计结构进行了静力学和动力学分析,验证了材料特性满足结构的所需强度,结构频率远高于系统固有频率的要求。 针对新型负载模拟器的结构,确定了系统各参数。对新型负载模拟器进行了频率分析,主要分析了摩擦系数以及弹簧刚度参数变化对系统性能的影响。对新型负载模拟器进行了在阶跃信号,斜坡信号及正弦信号等不同工况下的响应,从理论上验证了新型负载模拟器的性能指标,为以后的研究打下了良好的理论基础。


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