[发明专利]飞机舵机电液伺服系统智能控制方法

说明书

一种飞机舵机电液伺服系统智能控制方法。其包括由改进人工蜂群算法模块和PID控制器模块组成控制器；利用改进人工蜂群算法模块实时获取力传感器和位移传感器输出的系统误差信息，计算适应度，寻找最优食物源作为PID控制器参数输出；PID控制器模块利用力和位移传感器输出的系统误差信息以及改进人工蜂群算法模块输出的PID控制器参数，输出加载力指令信号给电液伺服阀，驱动阀控液压缸运动，产生加载力，经由缓冲弹簧和力传感器加载到飞机舵机上，飞机舵机根据该加载力指令信号进行相应运动等步骤。本发明控制方法有效提高了飞机舵机电液伺服系统的加载精度、响应速度、跟踪效果及稳定性，实现了对系统多余力干扰的有效抑制。

技术领域

本发明属于控制系统仿真技术领域，具体涉及一种飞机舵机电液伺服系统智能控制方法。

背景技术

飞机舵机电液伺服系统是对飞机舵机进行力加载的装置，以模拟飞机舵机在真实运行过程中的负载状况。该系统能够在实验室条件下完成对飞机舵机性能的测试，相比于传统的自破坏性实验，降低了实验成本，缩短了实验周期。图1为一种目前常用的飞机舵机电液伺服系统结构示意图。如图1所示，这种飞机舵机电液伺服系统包括控制器1、电液伺服阀2、阀控液压缸3、位移传感器4、缓冲弹簧5和力传感器6；其中：控制器1与电液伺服阀2、力传感器6和位移传感器4相连接；电液伺服阀2依次通过阀控液压缸3和缓冲弹簧5与飞机舵机7相连接；飞机舵机7同时与力传感器6、位移传感器4相连接。其工作原理是：力传感器6和位移传感器4实时采集飞机舵机7的系统误差信息e，然后传送给控制器1，控制器1据此计算出加载指令信号，并通过调节电液伺服阀2腔体压力的方式驱动阀控液压缸3运动，产生加载力，经由缓冲弹簧5加载到飞机舵机7上，飞机舵机7根据指令信号进行相应运动。但是，由于飞机舵机电液伺服系统是一个典型的被动式力伺服控制系统，所以飞机舵机7的主动运动会引起系统的输出信号与输入信号之间产生误差，这个误差即为多余力。多余力具有强度大、时时存在、随飞机舵机7运动状态连续变化的特性。多余力的存在不仅会严重影响系统的控制性能和跟踪效果，而且对系统的加载精度、响应速度、抗干扰性等许多重要技术指标都有不利影响。

考虑到将传统PID控制器应用于非线性、时变性的飞机舵机电液伺服系统中，但无法实现对控制器参数的自适应调整，不能获得良好的实时控制效果。又考虑到采用人工蜂群算法的PID控制器进行参数调整时，由于人工蜂群算法存在易陷入局部最优、收敛速度慢的问题，因此影响了系统的控制性能和跟踪效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够抑制飞机舵机电液伺服系统的多余力，提高系统的加载精度、响应速度和抗干扰性的飞机舵机电液伺服系统智能控制方法。

为了达到上述目的，本发明提供的飞机舵机电液伺服系统智能控制方法中的飞机舵机电液伺服系统包括控制器、电液伺服阀、阀控液压缸、位移传感器、缓冲弹簧和力传感器；其中：控制器与电液伺服阀、力传感器和位移传感器相连接；电液伺服阀依次通过阀控液压缸和缓冲弹簧与飞机舵机相连接；飞机舵机同时与力传感器、位移传感器相连接；所述的飞机舵机电液伺服系统智能控制方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)由改进人工蜂群算法模块和PID控制器模块组成控制器；

2)利用改进人工蜂群算法模块实时获取力传感器和位移传感器输出的系统误差信息e，并计算出适应度，采用变邻域搜索算法对人工蜂群算法观察蜂阶段搜索方式进行优化，寻找最优食物源作为PID控制器参数输出；

3)PID控制器模块利用力传感器和位移传感器输出的系统误差信息e以及上述改进人工蜂群算法模块输出的PID控制器参数，输出加载力指令信号给电液伺服阀，以驱动阀控液压缸运动，产生加载力，经由缓冲弹簧和力传感器加载到飞机舵机上，最后飞机舵机根据该加载力指令信号进行相应运动。

在步骤2)中，所述的利用改进人工蜂群算法模块实时获取力传感器和位移传感器输出的系统误差信息e，并计算出适应度，采用变邻域搜索算法对人工蜂群算法观察蜂阶段搜索方式进行优化，寻找最优食物源作为PID控制器参数输出的具体工作流程如下：