[发明专利]一种飞机舵机电动伺服系统多余力矩抑制方法

说明书

本发明提供了一种飞机舵机电动伺服系统多余力矩抑制方法，属于智能控制系统仿真领域，包括：根据飞机舵机电动伺服系统工作原理搭建飞机舵机电动伺服系统的整体数学模型；根据整体数学模型对多余力矩干扰进行特性分析；根据分析结果构造复合控制器，通过复合控制器对多余力矩进行抑制。该方法通过计算多余力矩干扰比，对影响多余力矩产生的干扰项进行定量分析，以达到对多余力矩进行精确补偿的目的，不产生滞环、零偏和量化误差：执行机构设置为无刷直流电机，其具有较强的调速范围与过载能力、较高的控制精度以及简单的结构等特性，使得飞机舵机加载精度和跟踪性能好，可提高飞机舵机电动伺服系统的控制性能。

技术领域

本发明属于智能控制系统仿真技术领域，具体涉及一种飞机舵机电动伺服系统多余力矩抑制方法。

背景技术

飞机舵机电动伺服系统作为一种实验室条件下的仿真设备，能够对舵机在不同飞行状态下的运行性能进行模拟测试实验，从而为飞机安全飞行提供可靠的理论依据。随着我国民用航空的不断发展，针对飞机舵机负载模拟器的工作性能提出了更高的标准及要求。

该系统作为一种典型的被动式伺服控制系统，在运行过程中舵机主动运动使加载电机输出端受到非自主运动的约束，导致其产生强大的位置扰动，即多余力矩。由于多余力矩的强度较大，同时在舵机运动的过程之中，随着运动状态的改变会出现连续性地变化，使得系统控制性能受到了严重的影响。

为了提高系统的控制性能，需要对其运行过程中受到的多余力矩影响等问题展开研究。

目前采用超螺旋滑模算法对舵机电动伺服系统的控制器进行设计尚处于起步阶段，相关理论研究和工程应用较少。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种飞机舵机电动伺服系统多余力矩抑制方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种飞机舵机电动伺服系统多余力矩抑制方法，包括以下步骤：

根据飞机舵机电动伺服系统工作原理搭建飞机舵机电动伺服系统的整体数学模型；

根据整体数学模型对多余力矩干扰进行特性分析；

根据分析结果构造复合控制器，通过所述复合控制器对多余力矩进行抑制。

优选地，所述根据飞机舵机电动伺服系统工作原理搭建飞机舵机电动伺服系统的整体数学模型包括以下步骤：

构建飞机舵机电动伺服系统，所述飞机舵机电动伺服系统包括控制器，其信号输出端依次连接数模转换电路、信号调理电路和PWM驱动器；

所述PWM驱动器的信号输出端依次通过无刷直流电机、金属橡胶缓冲弹簧与飞机舵机相连接；

所述飞机舵机依次通过力矩传感器、所述信号调理电路和数模转换电路与所述控制器的信号输入端相连接；

所述飞机舵机还通过旋转编码器与所述控制器的信号输入端相连接；

所述旋转编码器实时采集飞机舵机的角位置信号θ，所述控制器接收角位置信号θ，并将角位置信号θ与加载梯度相乘得到力矩加载指令；所述力矩传感器获得实际加载力矩信号，形成闭环反馈控制；所述控制器的控制信号经与力矩加载指令比较得到调节误差e，并对调节误差e进行数字式PID整定及前馈补偿，获得数字控制信号；经由PWM驱动器进行信号转换、功率放大后输出到无刷直流电机，产生加载力矩，并通过金属橡胶缓冲弹簧加载到飞机舵机上，飞机舵机根据控制信号进行相应运动；

根据所述飞机舵机电动伺服系统的工作原理搭建飞机舵机电动伺服系统的整体数学模型。

优选地，根据所述整体数学模型推导得到系统传递函数为：