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提高电液负载模拟器性能的研究

徐向荣  
【摘要】: 电液负载模拟器(Electro-hydraulic load simulator)是模拟飞行器在飞行过程中其舵机所受空气动力力矩载荷的半实物仿真设备,是典型的被动式力(力矩)伺服控制系统。它用来在地面检测飞行器舵机性能,将传统的自破坏的全实物实验转化为实验室条件下的半实物预测性实验,以达到缩短研制周期、节约研制经费、提高可靠性和成功率的目的。因此,它对于国防军事工业具有重要的意义。 在电液负载模拟器中,舵机系统的主动运动将对模拟铰链力矩的加载系统产生一种所谓多余力矩的干扰作用。这种干扰作用具有强度大、随舵机速度不同连续变化的特点,它的存在严重影响了负载模拟器的动态性能,使得加载系统难以准确、快速地复现空气动力铰链力矩。因此,负载模拟器的关键技术问题就是如何抑制和消除多余力矩。除了多余力矩外,电液负载模拟器系统固有的各种不确定性因素也会影响系统的综合性能。 本文阐明了电液负载模拟器的主要技术问题和评价技术指标,基本工作原理和构成。建立了负载模拟器系统数学模型,分析了多余力的产生机理及特性。通过仿真,分析了连接刚度、负载惯量、总的压力流量系数对主动加载系统和纯多余力的影响。加载梯度是除了加载频率之外另一个影响加载性能的非结构上的参数,论文作了大量的仿真分析来研究小梯度加载特性,得出了具有加速度补偿的结构不变性原理可以有效的降低小加载梯度时的多余力矩的影响;通过对具有不同的总压力流量系数的系统的仿真比较,得出了连通孔的大小在不同工况下存在一个最优的值,其开度需要合理的选择。 本论文对电液负载模拟器进行了实验研究。通过实验验证了文中对负载模拟器多余力矩,小梯度加载和连通孔理论研究的正确性,证明本论文采用的抑制多余力矩、改善小梯度加载特性,提高电液负载模拟器控制性能的各种方法的有效性。


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