武晓峰[1]2009年在《连续回转电液伺服马达性能研究》文中研究指明飞行姿态仿真转台是飞行控制系统半实物仿真中的重要实验设备,其性能直接关系到飞行器仿真结果的逼真度。随着我国现代军事技术的发展,对仿真转台的技术水平、应用范围和使用要求不断提高,单纯采用摆动式电液伺服马达驱动的液压仿真转台已经不能满足要求,而采用电机伺服方式驱动的仿真转台也受到负载容量的限制,在此背景下,本文对仿真转台直驱式连续回转电液伺服马达及其控制系统进行了研究。在查阅大量相关文献的基础上,本文综述了仿真转台直驱式电液伺服马达的研究发展概况,介绍了电液伺服马达的关键技术以及电液位置伺服系统的常用控制策略。为了理论分析的正确性,本文在对马达结构分析的基础上建立系统的传统估计数学模型,并使用灰箱辨识理论对马达系统进行辨识得到准确模型,在此基础上对马达的稳定性、开环和闭环频率特性进行分析,详细探讨了系统稳态误差、静态误差对系统精度的影响。针对马达系统参数时变及非线性等因素,本文在对比分析传统PID控制和传统模糊控制优缺点的基础上,介绍了模糊控制原理,依据典型位置系统阶跃响应制定出模糊控制规则,设计了模糊自适应PID控制器,同时针对马达系统高频响的特点,引入并介绍微分前馈复合控制方法,最后依据辨识模型对基于输入信号微分前馈的模糊自适应PID复合控制与传统PID控制进行仿真对比研究,仿真结果表明复合控制能够有效提高系统的动静态特性。本文制定了实验研究方案,编写控制软件,完成了试验台的装配、调试等工作。在不同的油源压力和减压阀出口压力条件下进行斜坡、叁角波、阶跃、正弦等实验研究,实验结果表明系统具有良好的综合性能。
张勤华[2]2007年在《连续回转电液伺服马达的结构分析和性能研究》文中研究表明液压飞行姿态仿真转台在现代国防科技中具有十分重要的意义,电液伺服马达作为仿真转台的执行元件,其性能的好坏直接影响到仿真转台的性能。随着科技的发展,对仿真转台的技术水平、应用范围和使用要求不断提高,单纯采用摆动式电液伺服马达驱动的仿真转台已经不能满足要求,在此背景下,本文进行了仿真转台直接驱动式连续回转电液伺服马达结构设计及其控制系统的研究。在查阅大量国内外有关文献的基础上,简要地回顾了仿真转台和电液伺服马达的发展概况及其关键技术,对比了各种连续回转动力式液压马达的特点,概述了电液位置伺服系统的应用及研究现状。为了提高连续回转电液伺服马达的超低速性能,本文分析了影响马达超低速性能的主要因素,根据影响因素,对马达叶片压紧机构进行了局部的改进,设计了叶片顶廓的形状,既减小了叶片与定子之间的压力角,又保证了叶片的良好伸缩性,并根据实际情况对叶片根部弹簧进行了设计校核。建立了钢壳马达泄漏量的计算模型。本文建立了钢壳连续回转马达的单通道电液位置伺服系统的数学模型,然后根据公式与经验求得各个参数值,建立了具体传统估计模型;另外根据灰箱辨识理论,参数辨识一个数学模型,最后将两模型进行比较。在辨识模型基础上,仿真研究了基于专家知识的在线变参数PID控制策略、输入信号微分前馈的复合控制策略以及摩擦转矩干扰补偿的控制策略,并将这些控制策略的效果进行比较研究。本文制定了实验研究方案,编写改善控制软件。分别对铝壳连续回转电液伺服马达和钢壳连续回转电液伺服马达进行了实验研究,并对其低速性能进行了分析比较,得出钢壳马达的低速性能优于铝壳马达的结论,以及铝壳马达性能较差的可能原因。在此基础上对钢壳马达进行了泄漏实验研究,测得不同压差下的泄漏量,进而得到了泄漏系数值。
李嵩[3]2017年在《连续回转电液伺服马达预测函数控制研究》文中提出随着我国经济水平的快速发展和科技实力的不断增强,仿真转台在航空航天和国防工业中得到越来越多的应用,在国计民生中发挥了重要作用。连续回转电液伺服马达作为仿真转台的核心组成部分,要求具有良好的“超低速、高频响、宽调速、高精度”性能。在此背景下,本文对连续回转电液伺服马达及其控制系统进行研究。通过查阅大量的国内外相关文献资料,简要回顾国内仿真转台用连续回转电液伺服马达的发展历程,介绍电液伺服系统的结构、特点及常用控制方法和应用,概述预测函数控制(PFC)的发展现况,在此背景下提出本文的研究内容。针对影响连续回转电液伺服马达低速性能的两大主要因素泄漏和摩擦,首先从马达内泄漏产生的根本原因出发,考虑运动部件的表面粗糙度,根据平行平板间隙流量方程,建立连续回转马达关键部位的内泄漏方程,依次分析表面粗糙度、进出口压力差和转角对内泄漏量的影响。推导连续回转马达电液位置伺服系统的开环传递函数,建立摩擦干扰力矩模型。通过Simulink软件仿真不同泄漏系数下的低速跟踪曲线,分析内泄漏对低速稳定性的影响。阐释预测控制理论的内涵,详细说明预测函数控制的运算过程。在内模控制结构的基础上,设计PFC控制器。对系统给定斜坡信号和正弦信号,采用PID、PFC、PID-PFC复合算法进行仿真,结果证明PID-PFC复合控制器可以克服外界扰动和参数摄动问题,极大提高马达的响应速度和跟踪精度,拓宽系统频带宽度,满足双十指标的要求,系统的低速稳定性从而得到进一步提高。
冼昌富[4]2016年在《连续回转电液伺服马达流固耦合分析及实验研究》文中指出近些年仿真转台已成为我国的高精尖设备,不仅具有重要的经济价值,而且对于我国的国防事业也具有重要的战略意义,它只需在实验中就能够模拟飞行器在空中的飞行姿态,其本身的性能将对仿真的精确度产生重要影响,为此,仿真转台必须精度高、超低速性好、频率响应高、调速范围宽,这对电液伺服马达的性能提出了更高的要求,而摆动角度受到一定限制的摆动电液伺服马达已经无法满足当下的需求,基于这种情况,本文将对连续回转电液伺服马达进行研究。以连续回转电液伺服马达为研究对象,建立连续回转马达电液位置伺服系统数学模型以及连续回转电液伺服马达内泄漏模型。基于流体力学和固体力学理论,在ANSYS Workbench15.0平台下,运用ANSYS Mechanical软件分析连续回转电液伺服马达关键部件的变形,获得马达在静压下的变形量,为流固耦合方式的选择提供理论依据。借助CFX对马达在四个不同位置的流体模型进行分析,获得马达内流场的在不同压差下的压力场分布,并分析不同压差下的仿真结果。将压力场作为载荷施加到马达的固体模型上进行流固耦合分析,获得马达关键部件在不同压差下的变形及内泄漏量,从而研究马达进口与出口之间的压差对内泄漏的影响以及内泄漏对马达低速性能的影响规律。为验证仿真的正确性,搭建连续回转电液伺服马达试验台,进行马达的泄漏实验,在不同压差下测量马达的内泄漏量,将实验结果与仿真结果进行对比,两者的变化趋势一致,验证了仿真结果的正确性。对连续回转电液伺服马达进行流固耦合分析,提供了一种新的研究马达内泄漏的方法,为后续研究连续回转电液伺服马达低速性能奠定理论基础,同时也为后续马达结构设计的改进以及马达控制策略的优化奠定了基础。
张立海[5]2003年在《连续回转电液伺服马达自适应控制系统的研究》文中认为制导系统作为飞行器的核心部件,评价其性能主要方法之一就是通过模拟导弹系统或飞行器的实际飞行环境,用仿真设备在地面测试和评价制导系统的各项性能指标,检测系统的工作状态和跟踪精度。但常规连续回转动力式液压马达不能满足仿真转台超低速、高精度、宽调速、高频响应性能指标的要求。为此,本文开发研制了仿真转台直接驱动式连续回转电液伺服马达及其控制系统。本文工作包括,提出一种新型叶片式无脉动连续回转电液伺服马达的结构模型;对新型马达的结构模型进行系统的理论分析,推导马达的排量、流量、转速、扭矩等基本参数公式;采用弹簧与减压阀联合作用的叶片压紧结构以改善马达的摩擦特性;确定八次曲线作为马达定子内曲面过渡曲线,并对高次曲线的动态特性进行计算机仿真研究;介绍缓解压力冲击以及控制马达内部配合间隙的措施;对马达的低速摩擦特性进行详细的理论分析与仿真研究,总结马达摩擦特性与减压阀出口压力、负载特性以及叶片数量的关系;建立连续回转马达单通道电液位置伺服系统的数学模型,分析系统的稳定性、频率特性和精度;针对实际系统分别在PID和复合控制策略作用下的正弦、斜坡和阶跃响应进行仿真研究;搭建单通道电液位置伺服系统实验台,完成实验硬件电路设计和控制软件的编程工作。实验结果表明,叶片式无脉动连续回转电液伺服马达具有超低速、高精度、宽调速、高频响等优点,便于在现代仿真转台中使用。
尹新立[6]2006年在《仿真转台系统及重要部件性能的研究》文中提出仿真技术对提高我国现代化工业水平、增强综合国力和科技实力具有重要的现实意义，而仿真设备的性能的优劣直接关系到仿真结果的逼真度。 液压仿真转台的动力机构一般为摆动式液压马达，但随着我国现代工业技术的不断发展，单纯采用摆动式电液伺服马达驱动的液压仿真转台已经不能满足要求。由于连续回转电液伺服马达不受转角限制，拓宽了高性能液压仿真转台的应用领域。因此，本文以仿真转台为研究对象，在对叶片式连续回转马达的结构、低速摩擦机理、液压马达位置伺服系统数学模型和控制策略分析研究的基础上，重点研究了仿真转台的性能。 本文首先从马达的结构入手，理论分析和推导了马达的基本参数公式，在查阅了大量相关文献的基础上，建立了摩擦力矩模型，并对影响马达超低速性能的因素进行了分析；其次，建立了阀控马达伺服系统的的方程及传递函数，探讨了系统中的一些环节对系统精度产生的影响。 最后，通过对影响仿真转台性能的因素进行验证来说明上述的正确性。
马育华[7]2008年在《QFT在连续回转电液伺服马达控制系统中的应用研究》文中认为飞行仿真转台是飞行控制系统半实物仿真中的重要实验设备,具有重要的经济价值和国防战略意义,其性能直接关系到飞行器仿真结果的逼真度,在飞行器的研制中起到了关键的作用。液压飞行姿态仿真转台一般由摆动式马达驱动。随着当前国际形势的日益严峻和我国现代军事技术的快速发展,对仿真转台的技术水平、应用范围和使用要求不断提高,单纯采用摆动式电液伺服马达驱动的液压仿真转台已经不能满足要求,在此背景下,进行了仿真转台直驱式连续回转伺服马达及其控制系统的研制。同时,先进的飞行器对控制精度和机动性能有较高的要求,这就使得作为仿真转台直接驱动而研制的连续回转电液伺服马达必须具有超低速、高精度、宽调速、高频响等高性能指标。本文针对此种连续回转电液伺服马达及其控制系统做了进一步的研究,研究手段包括理论分析与计算、计算机仿真研究和实验研究等。根据所查到的大量国内外相关文献,本文简要综述了国内外仿真转台的发展概况。由于转台系统同样也存在着明显的不确定性及外部干扰,所以研究能够克服对象不确定性和外部干扰的鲁棒控制方法是转台控制的发展趋势之一。因此,本文以克服连续回转电液伺服马达系统参数的不确定性和抑制其摩擦干扰为重点研究内容,希望能通过定量反馈的控制方法来提高系统的频带宽度。本文首先建立了连续回转电液伺服马达系统的数学模型,分析了系统的稳定性、开环和闭环频率响应特性。详细探讨了引起系统稳态误差的各种因素及其对系统精度的影响。其次,介绍了定量反馈控制理论(Quantitative Feedback Theory简称QFT)及典型QFT方法中的二自由度系统控制器的设计过程。进行了连续回转电液伺服马达的QFT控制器的设计。分别建立了基于速度反馈、输入信号微分前馈和摩擦干扰补偿的PID复合控制策略与QFT控制器两种不同控制策略下的仿真模型,并将这两种控制策略下的仿真效果进行了比较研究。最后,设计了数模相结合的硬、软件控制系统,研制了连续回转电液伺服马达实验台的硬件控制系统以及采用C++ Builder语言编写PID控制与QFT控制实验软件,并进行了斜坡、叁角坡、阶跃、正弦响应的实验研究。
袁立鹏, 崔淑梅, 卢红影, 李尚义[8]2010年在《基于改进遗传算法的连续回转电液伺服马达超低速性能结构优化》文中提出为了改善连续回转电液伺服马达的超低速性能,针对超低速运行时局部爬行及振荡现象,在考虑压力切换过程中密闭容腔内部压力、流量变化及泄漏和摩擦特性的基础上,分析密闭工作容腔内流量及压力的连续特性,同时鉴于求解问题的复杂性,采用基于初始种群渐进漂移的自适应改进遗传算法,对马达超低速性能结构进行寻优解算,得出马达定子预过渡曲线及其包角范围和配油叁角缓冲槽理论公式及最佳尺寸。经过仿真及试验数据对比分析,验证了该方法理论分析的正确性及实践应用的有效性。该寻优方法不仅避免了传统遗传算法早熟现象,同时通过引入初始种群渐进漂移技术,改善了算法邻域函数结构和初值鲁棒性。采用此方法进行设计能够使新型连续回转电液伺服马达跟踪0.001(°)/s的超低速斜坡信号并满足0.001°的公差带要求,为类似问题的求解开辟了新途径。
丁意[9]2006年在《仿真转台用铝壳连续回转电液伺服马达低速性能研究》文中提出液压飞行姿态仿真转台是具有重要国防战略意义的高精度、高频响半实物仿真设备。液压仿真转台一般由摆动马达驱动。仿真转台用连续回转伺服马达克服了摆动式仿真转台马达的转角限制,可以拓宽高性能液压仿真转台的应用领域。仿真转台直接驱动用的连续回转电液伺服马达应实现超低速、高精度、宽调速、高频响等性能指标的要求。因此,本文以连续回转伺服马达为重点研究对象和研究中心,以马达的超低速实现为突破口,兼顾高频响性能。研究领域涉及马达结构模型进行理论分析、计算机控制技术以及液压伺服系统控制策略等等。作者的研究手段包括理论分析与综合、计算机仿真研究和试验研究等。文章在绪论部分简明扼要回顾仿真转台、液压仿真转台直接驱动伺服马达及液压仿真转台控制系统的发展概况、关键技术等。文章对连续回转伺服马达进行了理论分析。从连续回转伺服马达的结构模型入手,分析了新型马达可以实现转速、流量和理论输出扭矩的无脉动。针对马达超低速的特性,作者提出了改善其性能的措施。作者建立了连续回转马达两相邻叶片密封腔内油液通过排油与进油区叁角缓冲槽的数学模型,并仿真出了在不同的转速下密封腔内油液的压力变化曲线,分析了在已知配油盘叁角缓冲槽的尺寸下满足压力缓冲最佳的临界马达转速。总结出了马达转速对密封腔内油液的压力梯度的影响。文章以铝壳连续回转伺服马达为执行元件,搭建仿真转台电液位置伺服系统模型,建立了电液位置伺服系统的数学模型。分析了系统的稳定性、频率特性和系统精度。在数学模型上,仿真研究了基于专家知识的在线变参数PID控制策略、输入信号微分前馈的复合控制策略以及转矩干扰的补偿控制策略,并将这些控制策略的效果进行了对比研究。作者制定了试验研究方案,编写了控制软件。搭建了连续回转伺服马达电液伺服位置控制的试验系统。针对连续回转伺服马达的低速性能,进行了斜坡低速试验研究,兼顾马达的正反特性,进行了叁角波试验研究。
封文涛[10]2011年在《大排量连续回转电液伺服马达控制性能的研究》文中研究指明作为飞行控制系统半实物仿真中的重要实验设备,飞行仿真转台的性能直接关系到飞行器仿真结果的逼真度。随着我国现代军事技术的发展和当前国际形势的日益严峻,对飞行仿真转台的技术水平要求不断地提高,单纯采用摆动式电液伺服马达驱动的仿真转台已经不能满足要求,在此背景下,本文对新型大排量连续回转电液伺服马达的性能及其控制系统进行了研究。本文通过阅读大量国内外文献,综述了了国内外仿真转台的发展概况,介绍了决定仿真转台整体技术水平的一些关键技术。针对仿真转台超低速、宽调速、高频响等性能指标的要求,本文对大排量连续回转电液伺服马达的结构模型进行分析,证明此马达实现了转速、流量和理论输出扭矩的无脉动。考虑到马达实际系统的特点,建立了系统的传统数学模型,在此基础上对马达的稳定性、开、闭环频率特性等进行分析。使用最小二乘法对系统进行离散模型辨识,建立了离散系统的ARX模型,并依据辨识模型分析了对马达性能造成影响的因素。通过对连续回转电液伺服马达的理论分析,在连续回转电液伺服马达实验台上对复合控制策略进行验证,并通过C++ builder进行程序的编写。进行对阶跃响应、斜坡响应、叁角波信号和正弦信号的跟踪,验证马达的各项性能。实验结果表明,连续回转马达在复合控制策略下具有良好综合性能。
参考文献：
[1]. 连续回转电液伺服马达性能研究[D]. 武晓峰. 哈尔滨工业大学. 2009
[2]. 连续回转电液伺服马达的结构分析和性能研究[D]. 张勤华. 哈尔滨工业大学. 2007
[3]. 连续回转电液伺服马达预测函数控制研究[D]. 李嵩. 哈尔滨理工大学. 2017
[4]. 连续回转电液伺服马达流固耦合分析及实验研究[D]. 冼昌富. 哈尔滨理工大学. 2016
[5]. 连续回转电液伺服马达自适应控制系统的研究[D]. 张立海. 哈尔滨理工大学. 2003
[6]. 仿真转台系统及重要部件性能的研究[D]. 尹新立. 吉林大学. 2006
[7]. QFT在连续回转电液伺服马达控制系统中的应用研究[D]. 马育华. 哈尔滨工业大学. 2008
[8]. 基于改进遗传算法的连续回转电液伺服马达超低速性能结构优化[J]. 袁立鹏, 崔淑梅, 卢红影, 李尚义. 机械工程学报. 2010
[9]. 仿真转台用铝壳连续回转电液伺服马达低速性能研究[D]. 丁意. 哈尔滨工业大学. 2006
[10]. 大排量连续回转电液伺服马达控制性能的研究[D]. 封文涛. 哈尔滨工业大学. 2011
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