摘要：电动负载模拟器可以模拟飞行器飞行过程中舵机承受的铰链力矩,是舵机测试和半实物仿真的关键设备之一。论文分析了电动负载模拟器的组成及工作原理,建立了数字仿真模型,详细分析了电动负载模拟器的特点,通过采用力变化速度反馈改善了系统的阻尼特性,设计了基于偏差最优的PID控制器,并基于不变性原理对舵机运动进行补偿,实现了电动负载模拟器的快速、高精度控制,最后通过仿真验证了控制系统设计的正确性。

摘要：电动负载模拟器存在高阶非线性、参数时变以及多余力矩扰动,常规控制算法难以得到理想控制效果.本文提出一种反演设计的终端滑模控制策略.采用反演控制的思想,将加载系统划分为3个子系统,设计终端滑模控制律,并引入低通滤波器显著降低抖振,使跟踪误差在有限时间内收敛到0.利用Lyapunov方法证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,实验结果表明所提出控制策略的有效性,与常规前馈反馈控制相比,加载控制精度有显著提升.

摘要：为了更好地测试舵机性能,提高加载系统的鲁棒性和稳定性,实现电动负载模拟器(Electric load simulator,ELS)对信号精确跟踪,同时抑制多余力矩,提出了一种适用于速度控制的新型全局滑模控制方法,以改善系统的动态性能和稳定性.速度环采用基于加权积分切换增益的全局滑模控制,选择动态滑模面并设计相应的控制律实现连续切换控制,改善系统动态性能.利用Lyapunov函数进行了稳定性分析,在稳定性分析的基础上,进一步设计了滑模观测器进行加载力矩的前馈补偿和速度估计.最后,通过Simulink仿真验证了该速度控制器的有效性.

摘要：针对永磁同步电机驱动的导弹尾翼电动负载模拟器存在的高阶非线性及参数时变问题,提出一种基于反演设计的快速终端滑模控制方法.建立电动负载模拟器系统的状态空间模型,将建模误差及参数摄动视为未知扰动项,基于反演控制的设计思想,将系统模型划分为3个子系统,采用快速终端滑模方法设计控制律,使跟踪误差在有限时间内收敛到零.然后应用Lyapunov方法证明了闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,最后通过试验验证了该控制策略的有效性.与PI+前馈补偿控制策略相比,该方法能够更好地抑制系统中的多余力矩,提高了电动加载系统的力矩加载精度,同时有效提高了加载系统的鲁棒性.

摘要：为保证电动负载模拟器力矩精确加载,设计了基于迭代学习控制和舵机位置前馈补偿结合的复合力矩控制器.引入弹性杆结构以提高系统稳定性及加载精度,并从系统响应速度、频宽及稳定性等方面对弹性杆刚度约束进行了分析.建立了控制系统模型,在三闭环结构基础上,引入了舵机位置前馈补偿.为保证正弦负载模拟效果,设计了基于指令力矩幅值和相位修正的迭代学习控制器,并基于P型控制器实现对幅值和相位的迭代学习.最后,分别进行了力矩加载及多余力矩抑制实验,结果证明了该方法的可行性及有效性.

摘要：针对减小电动负载模拟器多余力矩以及适应电机参数时变特性,设计了基于改进模糊趋近律的自适应滑模控制器。首先,根据系统输出与输出的偏差量设计了滑模面;其次,采用模糊策略,动态调整系统的趋近速度,当系统远离滑模面时,加快趋近速度,改善动态品质;当系统接近滑模面时,降低趋近速度,消除抖振,同时提出采用变隶属度函数的方法,改进了传统的模糊趋近律,提高系统在滑模面附近的控制灵敏度;最后,针对多余力矩和系统不确定部分,采用自适应的方法,逼近其上界,实现完全补偿。通过定义Lyapunov函数证明了该控制方法能够保证系统的全局稳定性。仿真实验表明,该控制方法有效地抑制了抖振和多余力矩,增强了系统的鲁棒性,提高了系统的自适应能力。

摘要：在电动负载模拟器(ELS)的控制系统设计过程中,其优化控制参数一般需通过大量试验来确定。本文根据ELS的工作原理建立了其执行机构的数学模型,并分析了连接刚度参数对系统性能的影响,指出在满足系统闭环响应技术指标条件下,应选择低的连接刚度;结合加载梯度参数,选择适当的连接刚度,设计了ELS的复合控制器结构,并采用遗传算法对复合控制器中的各控制参数按ITAE准则进行了寻优,获得了复合控制器参数。仿真和试验结果表明:在该控制器作用下,闭环系统的静差小于0.5%,并且其正弦响应在10Hz时的幅差小于10%,相差小于10deg。

摘要：将比例谐振（proportional resonant,PR）控制应用于电动负载模拟器（electric load simulator,ELS）的负载力矩控制,可以有效抑制承载系统主动运动带来的多余力矩,实现高精度加载。但是,PR控制器的谐振频率与加载频率对应,当加载频率较高时,采用PR控制器的ELS系统稳定性通常难以保证,限制了加载频率的提升。针对此问题,对采用PR控制器的ELS系统进行设计与分析。首先对ELS的速度控制器进行设计,为PR控制器的应用奠定基础。对于PR控制器,采用奈奎斯特图,在离散域中对系统稳定性进行分析。同时在PR控制器中引入相角补偿,基于系统稳定性分析,合理设计控制器参数,以保证系统在高加载频率条件下仍然具有足够的稳定裕度与平滑的动态响应,实现高频率高精度加载。在ELS实验平台上进行实验,验证了本文提出方法的有效性。

摘要：仔细分析了电动负载模拟器的工作原理及多余力矩的产生机理,建立了电动负载模拟器的数学模型,在被动加载的情况下,提出了采用位置比例控制与角速度前馈补偿两种方法共同抑制多余力矩,设计了包含位置比例控制+角速度前馈补偿+力矩闭环控制的三回路控制系统,进一步提高了电动负载模拟器的控制精度并展宽了力矩加载频带,使得电动负载模拟器的加载频带提高到了25 Hz以上。

摘要：加载系统对电动负载模拟器的稳定性、加载精度、响应速度等特性具有重要的影响,为了解其动态特性,建立了系统的有限元模型和数学模型,通过模态分析得到系统的固有频率及振型;改变系统中弹簧杆的刚度,得到弹簧杆刚度与固有频率和系统的关系.结果表明:在系统的前6阶模态中,其振型主要是绕Z轴的扭转和摆动振型,且幅值最大部分主要是两个联轴器和弹簧杆;弹簧杆刚度越大,系统固有频率越大,系统的频宽越宽,响应速度越快,但会造成系统机械谐振,多余力矩增加,影响系统的稳定性,设计弹簧杆刚度的时候需要综合考虑系统稳定性、响应速度和多余力矩影响.