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被动式气动负载模拟器研究

冯小强  
【摘要】: 负载模拟器是模拟飞行器等在飞行过程中舵面所受空气动力矩的加载装置,其功能是在实验室条件下复现飞行器的舵面在空中所受的各种载荷,从而检测其舵机驱动系统的技术性能指标。随着科技和国防事业的发展,迫切需要高性能的负载仿真台,为新型导弹等飞行器的应用提供性能实验数据,为新技术的推广提供可靠的实验资料。 本文构建了由比例阀控缸实施加载的舵机气动伺服加载系统实验装置,研究其特性及控制策略。论文首先建立了伺服电机驱动的舵机系统,选择电机驱动模式,设置了电机控制参数。然后采用了机理建模的方法建立了系统的四阶数学模型,应用工作点近似线性化的方法,对系统进行线性化处理。根据实测的阀特性,对气压伺服系统的工作点线性化系数进行了分析讨论,并基于实验数据求出了本实验系统的线性模型。在建立的数学模型基础上,设计了加前馈加分段PID控制器,获得的控制效果优于PID控制。 运用运用Matlab的实时工具箱,建立了实验系统的控制框图,测定了0.5Hz,1Hz,2Hz,5Hz三角波条件下的特性。实验结果表明气动负载模拟器在低频段有较好的力跟随特性,尽管在气缸换向时有多余力的产生,但幅值较小。


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