基于H∞控制理論的液壓三軸仿真轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)研究.pdf

1、三軸仿真轉(zhuǎn)臺是具有重大經(jīng)濟價值和國防戰(zhàn)略意義的高技術(shù)半實物仿真設(shè)備，能夠在實驗室條件下復(fù)現(xiàn)飛行器在空中的各種飛行姿態(tài)，其性能直接關(guān)系到飛行器仿真結(jié)果的逼真度。隨著當前國際形勢的日益嚴峻和我國現(xiàn)代軍事技術(shù)的不斷發(fā)展，對仿真轉(zhuǎn)臺的技術(shù)水平、應(yīng)用范圍和使用要求不斷提高。液壓三軸仿真轉(zhuǎn)臺是一個多輸入多輸出的復(fù)雜非線性系統(tǒng)，其內(nèi)框和外框各由一套電液位置伺服系統(tǒng)直接驅(qū)動，中框由雙液壓馬達伺服系統(tǒng)直接同步驅(qū)動，相應(yīng)的液壓控制系統(tǒng)的性能對轉(zhuǎn)臺的性能有著

2、十分重要的影響。在轉(zhuǎn)臺油源功率容量、機械結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)元件確定的情況下，最佳控制策略的選擇往往能最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的能力。因此深入研究單通道電液位置伺服系統(tǒng)和雙液壓馬達驅(qū)動系統(tǒng)的性能及控制策略對仿真轉(zhuǎn)臺的研制具有非常重要的實際意義。
　　在查閱大量國內(nèi)外有關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，本文綜述了國內(nèi)外仿真轉(zhuǎn)臺的發(fā)展狀況，闡述了轉(zhuǎn)臺整體結(jié)構(gòu)形式以及決定轉(zhuǎn)臺技術(shù)水平的一些關(guān)鍵技術(shù)，概述了仿真轉(zhuǎn)臺電液位置伺服系統(tǒng)的研究進展，介紹了H∞控制理論及魯棒設(shè)

3、計方法的發(fā)展概況。
　　建立了仿真轉(zhuǎn)臺單通道電液位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析了模型參數(shù)對單通道系統(tǒng)性能的影響。提出了與魯棒控制設(shè)計相適應(yīng)的系統(tǒng)模型辨識方法，即基于隨機典范狀態(tài)空間灰箱辨識模型的單通道系統(tǒng)名義模型參數(shù)辨識與基于模型誤差建模法的不確定性界估計相結(jié)合的模型集確定方法，并對內(nèi)、外框單通道系統(tǒng)模型進行辨識，給出了辨識結(jié)果。
　　介紹了H∞控制的基礎(chǔ)理論。根據(jù)液壓仿真轉(zhuǎn)臺的特性和性能要求，結(jié)合內(nèi)、外框單通道系統(tǒng)名義模型及

4、不確定性界的辨識結(jié)果，利用H∞控制理論中的μ綜合法能夠提供靈活的和系統(tǒng)化的魯棒控制器設(shè)計構(gòu)架的特點，對液壓仿真轉(zhuǎn)臺內(nèi)、外框單通道系統(tǒng)進行了μ綜合法魯棒反饋控制設(shè)計。分析了基于系統(tǒng)模型逆的輸入信號前饋補償器的原理及特性，并探討了其實現(xiàn)問題。探討了控制系統(tǒng)的抗飽和回繞問題，并利用H∞控制理論設(shè)計了轉(zhuǎn)臺內(nèi)、外框單通道系統(tǒng)的抗飽和回繞補償器。以內(nèi)框單通道系統(tǒng)為例，進行了必要的仿真分析，驗證了設(shè)計方法及設(shè)計結(jié)果是正確有效的。
　　介紹了雙液

5、壓馬達的幾種同步驅(qū)動控制方案。同時在考慮傳動軸剛度的條件下，建立了雙液壓馬達同步驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并系統(tǒng)地分析了同步誤差產(chǎn)生的原因。針對轉(zhuǎn)臺中框同步驅(qū)動系統(tǒng)所具有的耦合作用、兩同步通道傳遞函數(shù)的差異等特點，提出了一種同步誤差直接反饋校正的魯棒同步控制方式，并應(yīng)用μ綜合法對其進行設(shè)計，仿真結(jié)果充分說明了該同步控制方式對轉(zhuǎn)臺中框的同步驅(qū)動是有效的。
　　以自行開發(fā)的計算機控制系統(tǒng)和計算機控制軟件為試驗平臺，用所提出的控制策略在液壓三