《電子技術(shù)應(yīng)用》
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飛機(jī)舵機(jī)電動(dòng)伺服系統(tǒng)復(fù)合控制方法研究
《信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全》2020年第6期
朱國(guó)威，姜夢(mèng)馨，林 叢，門若霖，劉曉琳，王 楠，楊洪利
中國(guó)民航大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，天津300300
摘要： 針對(duì)飛機(jī)舵機(jī)電動(dòng)伺服系統(tǒng)存在多余力矩干擾不易抑制的問題，根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及工作原理，建立了數(shù)學(xué)模型。設(shè)計(jì)了結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器參數(shù)整定、角速度前饋與力矩速度反饋的復(fù)合控制策略，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定特性和加載精度。利用MATLAB仿真環(huán)境進(jìn)行了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，該方法不僅能夠有效抑制多余力，而且使系統(tǒng)具有良好跟蹤效果，完全能夠達(dá)到控制性能指標(biāo)的要求。
中圖分類號(hào)： TP273.3
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.06.013
引用格式： 朱國(guó)威，姜夢(mèng)馨，林叢，等. 飛機(jī)舵機(jī)電動(dòng)伺服系統(tǒng)復(fù)合控制方法研究[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全，2020，39(6)：68-72.
Research on composite control method of aircraft rudder electric servo system
Zhu Guowei，Jiang Mengxin，Lin Cong，Men Ruolin，Liu Xiaolin，Wang Nan，Yang Hongli
College of Electric Information and Automation，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China
Abstract： Aiming at the problem that the surplus torque interference of the electric servo system of the aircraft steering system is difficult to suppress, firstly, a mathematical model is established according to the system structure and working principle. Then, on this basis, the composite control strategy is designed, which not only combines the PID controller parameter setting of BP neural network, but also combines the angular velocity feedforward and torque velocity feedback, so as to improve the system stability characteristics and loading accuracy. The dynamics performance of the system is simulated respectively by MATLAB. Simulation results show that the method not only can overcome the surplus torque, but also can achieve good track results, and meet the demand of performance index of the system.
Key words : electric servo system of aircraft steering gear；surplus torque；PID control；BP neural network

飛機(jī)舵機(jī)是調(diào)整飛行姿態(tài)的重要組成部件之一，其優(yōu)良性能是確保飛機(jī)安全穩(wěn)定飛行的關(guān)鍵。在實(shí)驗(yàn)室條件下，通常使用伺服系統(tǒng)模擬舵機(jī)在飛機(jī)飛行過(guò)程中所受到的各種力載荷的變化情況，從而將經(jīng)典的自破壞性全實(shí)物試驗(yàn)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)室條件下的預(yù)測(cè)性研究[1]。按照載荷施加的方式，飛機(jī)舵機(jī)伺服系統(tǒng)可分為電液伺服和電動(dòng)伺服兩種[2]。電液伺服系統(tǒng)因機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出能力強(qiáng)，只適用于大轉(zhuǎn)矩工作場(chǎng)所。電動(dòng)伺服系統(tǒng)可以輸出較小的加載力，不僅加載梯度易于調(diào)節(jié)，而且更加符合飛機(jī)舵機(jī)對(duì)非線性力載荷的模擬要求[3]。因此，為了滿足飛機(jī)舵機(jī)的測(cè)試需求，飛機(jī)舵機(jī)電動(dòng)伺服系統(tǒng)得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。

雖然飛機(jī)舵機(jī)電動(dòng)伺服系統(tǒng)有效地改進(jìn)了飛機(jī)舵機(jī)的測(cè)試方式[4]，但是由于伺服系統(tǒng)連接軸通過(guò)連接機(jī)構(gòu)與被測(cè)舵機(jī)相連，作為承載對(duì)象的舵機(jī)在受到力矩加載的同時(shí)也將會(huì)按照位置指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，由此所發(fā)生的位移不同步現(xiàn)象使得系統(tǒng)在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生多余力矩[5]。多余力矩的存在會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)加載精度、響應(yīng)速度和控制性能[6]。因此，如何抑制多余力矩干擾，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)舵機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中所受力載荷的真實(shí)模擬能力，已成為亟待解決的研究課題。


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作者信息：

朱國(guó)威，姜夢(mèng)馨，林  叢，門若霖，劉曉琳，王  楠，楊洪利

(中國(guó)民航大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，天津300300)


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