[发明专利]一种适用于飞机主动侧杆系统位置控制的摩擦补偿方法

说明书

本发明公开了一种适用于飞机主动侧杆系统位置控制的摩擦补偿方法，飞机主动侧杆中存在的摩擦因素导致了随动控制下位置跟随不精确，主动侧杆跟随性能下降，采用传统PID控制算法难以解决此问题。为提高系统的稳态跟踪精度同时兼顾动态响应过程，实现飞机主动侧杆系统的高精度控制，本发明通过实验辨识摩擦模型，对系统进行摩擦补偿，提高系统的位置跟踪精度。该发明不仅适用于飞机主动侧杆系统中，还可应用到防空武器随动系统、导弹导引头伺服系统等场合。

技术领域

本发明涉及飞机控制系统，尤其涉及一种适用于民用客机以及军用飞机主动侧杆的位置控制的摩擦补偿方法。

背景技术

主动侧杆相比被动侧杆，其具有降低全寿命成本、提供安全性力反馈、功能可编程升级、不影响观察座舱显示器等优点；并且，其相比传统中置杆降低了机械复杂度以及系统重量。这种主动侧杆属于力量-位移型侧杆，与飞行控制系统构成了闭环回路，其可与飞控计算机进行实时通信。采用该主动侧杆后，当飞机处于手动飞行状态时，飞行员可通过手柄力准确地判断出其飞行状态；当飞机处于自动驾驶飞行状态时，侧杆跟随飞控指令的运动可给飞行员一个关于飞行状态的视觉提示；因此，主动侧杆可以提高飞机的操纵特性和飞行品质，主动侧杆技术已成为了全世界范围内的研究热点。由于直流有刷力矩电机的电刷和换向器之间的机械摩擦，定子的永磁体与转子导磁体间形成的磁滞阻尼，转子铁心开槽所引起的磁阻力矩，以及减速器的内部摩擦并将摩擦转矩放大至相应倍数等，这些非线性摩擦因素的存在导致了随动控制下位置跟随不精确，系统跟随性能下降，采用传统PID控制算法难以解决此现象，为提高系统的稳态跟踪精度同时兼顾动态响应过程，实现飞机主动侧杆系统的高精度控制，必须对系统进行摩擦补偿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种飞机主动侧杆位置控制的摩擦补偿方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种适用于飞机主动侧杆系统位置控制的摩擦补偿方法，所述飞机主动侧杆系统包含监控模块和侧杆模块；

所述监控模块用于发送指令给所述侧杆模块，并控制存储和显示侧杆模块的实时状态信息；

所述侧杆模块包含主动侧杆、第一微控制单元和第二微控制单元；

所述主动侧杆包含主动侧杆手柄、杆力传感器、主动侧杆杆体、第一轴、第二轴、第一轴承和第二轴承；

所述第一轴、第二轴采用内外框的形式，第一轴为内框轴，第二轴为外框轴，第一轴能够在第二轴的上下滑槽滑动；

所述第一轴的一端与孔输出直角换向减速器的输出孔通过键连接，所述第一轴的另一端与第一轴承承载；所述第二轴的一端与轴输出直角换向减速器的输出轴通过键连接，所述第二轴的另一端与第二轴承承载；

所述主动侧杆杆体的下端与第一轴固连，上端与杆力传感器的底部固连，杆力传感器的顶部与主动侧杆手柄固连；

所述杆力传感器采用二维电阻应变片式杆力传感器，分别对应第一轴上的力和第二轴上的力；

所述手柄上设有用于切换侧杆模块的工作模式的切换开关，所述工作模式包含主动模式、随动模式、配平模式以及被动模式；

所述第一微控制单元包含第一旋转变压器、第一直角换向减速器、第一力矩电机、第一微控制器、第一PWM电机驱动模块、第一手柄力调制信号电路、第一旋转变压器信号调制电路；

所述第一旋转变压器的转子与第一力矩电机转轴连接，定子与第一力矩电机的外壳连接，输出端与第一旋转变压器信号调制电路输入端相连，用于测量第一力矩电机输出轴的转角，并将其传递给所述第一微控制器；

所述第一直角换向减速器通过法兰盘固定在主动侧杆机箱上，输出孔与第一轴的一端连接，输入孔与第一力矩电机输出轴的一端连接；