飛機舵機電動伺服系統復合控制方法研究
《信息技術與網絡安全》2020年第6期
朱國威，姜夢馨，林 叢，門若霖，劉曉琳，王 楠，楊洪利
中國民航大學 電子信息與自動化學院，天津300300
摘要： 針對飛機舵機電動伺服系統存在多余力矩干擾不易抑制的問題，根據系統結構組成及工作原理，建立了數學模型。設計了結合BP神經網絡的PID控制器參數整定、角速度前饋與力矩速度反饋的復合控制策略，提高了系統的穩定特性和加載精度。利用MATLAB仿真環境進行了系統動態特性實驗。仿真結果表明，該方法不僅能夠有效抑制多余力，而且使系統具有良好跟蹤效果，完全能夠達到控制性能指標的要求。
中圖分類號： TP273.3
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.06.013
引用格式： 朱國威，姜夢馨，林叢，等. 飛機舵機電動伺服系統復合控制方法研究[J].信息技術與網絡安全，2020，39(6)：68-72.
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.06.013
引用格式： 朱國威，姜夢馨，林叢，等. 飛機舵機電動伺服系統復合控制方法研究[J].信息技術與網絡安全，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
飛機舵機是調整飛行姿態的重要組成部件之一，其優良性能是確保飛機安全穩定飛行的關鍵。在實驗室條件下，通常使用伺服系統模擬舵機在飛機飛行過程中所受到的各種力載荷的變化情況，從而將經典的自破壞性全實物試驗轉化為實驗室條件下的預測性研究[1]。按照載荷施加的方式，飛機舵機伺服系統可分為電液伺服和電動伺服兩種[2]。電液伺服系統因機械結構復雜，輸出能力強，只適用于大轉矩工作場所。電動伺服系統可以輸出較小的加載力，不僅加載梯度易于調節，而且更加符合飛機舵機對非線性力載荷的模擬要求[3]。因此，為了滿足飛機舵機的測試需求，飛機舵機電動伺服系統得到越來越廣泛的關注。
雖然飛機舵機電動伺服系統有效地改進了飛機舵機的測試方式[4]，但是由于伺服系統連接軸通過連接機構與被測舵機相連，作為承載對象的舵機在受到力矩加載的同時也將會按照位置指令進行運動，由此所發生的位移不同步現象使得系統在啟動和運行過程中產生多余力矩[5]。多余力矩的存在會嚴重影響系統加載精度、響應速度和控制性能[6]。因此，如何抑制多余力矩干擾，實現系統對飛機舵機在實際工作過程中所受力載荷的真實模擬能力，已成為亟待解決的研究課題。
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作者信息：
朱國威，姜夢馨，林 叢，門若霖，劉曉琳，王 楠，楊洪利
(中國民航大學 電子信息與自動化學院，天津300300)
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