[发明专利]基于负反馈校正的电动负载模拟器的控制方法

说明书

本发明公开了一种基于负反馈校正的电动负载模拟器的控制方法，首先建立电动负载模拟器系统的数学模型；然后对所建立的电动负载模拟器系统进行稳定性分析：如果系统不稳定，则需对系统校正；如果系统稳定，但加载带宽不满足加载要求，仍需要对系统进行校正；再对电动负载模拟器系统进行校正；最后引入模糊控制，设计自适应模糊PI控制器，通过自整定PI控制器的比例系数K_P、积分系数K_I和进一步调节力矩微分负反馈的时间常数K_fd的值来提高系统的控制精度和鲁棒性；本发明算法简单，易于实现，且输出平滑，可有效提高系统的稳定性和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及无刷直流电机控制技术，特别涉及一种基于负反馈校正的电动负载模拟器的控制方法。

背景技术

负载模拟器是在实验室的条件下模拟舵机承受空气铰链力矩的半实物装置。它可以在实验室条件下实时的给舵机系统施加载荷以模拟舵面的受力情况，进而可对舵机系统的性能进行模拟测试。整个模拟系统由两部分组成，负载模拟器系统和舵机系统，也即加载系统和承载系统(或者加载对象和承载对象)。与实物的破坏性的实验相比，负载模拟器的操作简单，安全系数高，实验成本降低，开发周期缩短。而电动负载模拟器是随着电力电子技术和永磁材料的出现，且电动负载模拟器结构简单，维护方便，再加上近年来大力矩、低惯量的力矩电机技术和驱动技术的迅速发展而发展起来的。

由于电动负载模拟器的加载电机在对舵机进行力矩加载时是被动的跟随舵机转动的，并且加载电机的参数会随着工作环境的变化而产生摄动，以及加载系统各连接部件之间的摩擦和间隙的存在，都会影响电动负载模拟器的性能，这就需要对电动负载模拟器的控制方法进行研究，通过控制方法来降低这些影响因素对电动负载模拟器性能的影响。现有的电动负载模拟器的控制方法虽然都能满足一定的控制精度，即“双十”指标要求(“双十”指标：是指在系统的最高工作频率下输出力矩相比于力矩加载指令幅值变化不大于10％和相角变化不大于10°。)，但控制算法都较复杂。因此需要设计一种控制方法，使电动负载模拟器的性能满足“双十”指标的同时，控制算法也得到简化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动负载模拟器的控制方法，在简化控制算法的基础上，提高负载模拟器系统的稳定性，控制精度和鲁棒性。

实现本发明目的的控制方案为：

一种基于负反馈校正的电动负载模拟器的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、建立电动负载模拟器系统的数学模型：包括加载电机的数学模型、加载电机驱动器数学模型、弹簧杆的数学模型，根据以上三个数学模型建立电动负载模拟器的完整数学模型；

步骤2、对所建立的电动负载模拟器系统进行稳定性分析：如果系统不稳定，则需对系统校正；如果系统稳定，但加载带宽不满足具体加载要求，仍需要对系统进行校正；

步骤3、对电动负载模拟器系统进行校正：采用PI控制和力矩微分负反馈对系统进行校正；