基于H∞控制理論的液壓三軸仿真轉臺控制系統(tǒng)研究.pdf

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

2、十分重要的影響。在轉臺油源功率容量、機械結構及系統(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)和雙液壓馬達驅動系統(tǒng)的性能及控制策略對仿真轉臺的研制具有非常重要的實際意義。
　　在查閱大量國內外有關文獻的基礎上，本文綜述了國內外仿真轉臺的發(fā)展狀況，闡述了轉臺整體結構形式以及決定轉臺技術水平的一些關鍵技術，概述了仿真轉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

3、計方法的發(fā)展概況。
　　建立了仿真轉臺單通道電液位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型，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計相適應的系統(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合的模型集確定方法，并對內、外框單通道系統(tǒng)模型進行辨識，給出了辨識結果。
　　介紹了H∞控制的基礎理論。根據液壓仿真轉臺的特性和性能要求，結合內、外框單通道系統(tǒng)名義模型及

4、不確定性界的辨識結果，利用H∞控制理論中的μ綜合法能夠提供靈活的和系統(tǒng)化的魯棒控制器設計構架的特點，對液壓仿真轉臺內、外框單通道系統(tǒng)進行了μ綜合法魯棒反饋控制設計。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∞控制理論設計了轉臺內、外框單通道系統(tǒng)的抗飽和回繞補償器。以內框單通道系統(tǒng)為例，進行了必要的仿真分析，驗證了設計方法及設計結果是正確有效的。
　　介紹了雙液

5、壓馬達的幾種同步驅動控制方案。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動系統(tǒng)的數(shù)學模型，并系統(tǒng)地分析了同步誤差產生的原因。針對轉臺中框同步驅動系統(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，并應用μ綜合法對其進行設計，仿真結果充分說明了該同步控制方式對轉臺中框的同步驅動是有效的。
　　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