基于改进非线性自抗扰算法的起落架作动筒电液伺服加载控制系统设计

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起落架作动筒控制起落架打开和收回过程,是飞机起落架系统的关键部件,因此对实际工作载荷下的作动筒进行疲劳和寿命加载试验就尤为重要。电液伺服加载系统具有较高的精确性、较好的快速性、功率密度大等诸多优势,因此广泛应用于对重要零部件进行加载试验的方案。通过搭建作动筒电液伺服加载实验台,使用加载液压缸对起落架作动筒进行高强度精确的往复模拟加载,使加载液压缸模拟作动筒在起落架收放过程中所受到的载荷,可以试验作动筒的潜在故障及使用寿命,其试验结果对飞机起降的安全性和起落架作动筒设计生产制造及后续使用保养、维修和更换具有重要意义。但是该系统的非线性、扰动、负载变化、参数的时变性导致了力加载系统的控制难度增大,使传统的控制策略如PID、非线性自抗扰控制等难以达到预期的控制效果,因此需要重点研究电液伺服加载系统的力控策略。本文以电液伺服加载系统的力控策略为研究对象,针对起落架电液伺服加载试验台阀控缸力加载系统动态加载精度较低,难以满足载荷谱精度要求从而影响作动筒安全性与可靠性判断的问题,本文以非线性自抗扰控制算法为基础,通过使用新型的fal函数改进非线性状态观测器,从而设计了一种具有更高精度及更强抗干扰能力的基于改进非线性自抗扰控制算法的作动筒电液伺服加载控制系统,且通过遗传粒子群算法解决了该控制器参数多,整定难的问题。论文基于Lab VIEW软件设计了完整的电液伺服加载测控系统,物理实验结果证明了改进的非线性自抗扰算法在电液伺服控制力加载系统上的控制性能总体较PID和一般非线性自抗扰算法有所提升,能够满足起落架电液伺服加载试验台的载荷谱的加载精度要求。本文完成的研究工作主要有:(1)针对起落架作动筒的加载要求,研究电液伺服加载设备及力控策略的国内外研究现状,分析电液伺服加载技术未来的发展方向,确定本文的研究目内容及技术路线。(2)根据作动筒的工作特性及电液伺服加载系统的控制需求,设计了改进非线性自抗扰控制器,并针对其参数整定的问题设计了遗传粒子群算法。(3)在AMEsim和Simulink中分别设计了电液伺服加载实验台物理仿真模型和改进非线性自抗扰算法模型,并通过接口设置对电液伺服加载系统的三种控制策略进行联合仿真。仿真结果表明,基于改进非线性自抗扰算法的电液伺服加载系统相比于一般非线性自抗扰算法和PID算法,提高系统的响应能力且对干扰具有较强的鲁棒性,可以解决力加载超调的技术难题。(4)在Lab VIEW软件上设计了电液伺服加载系统的测控程序,包含测控程序的前面板设计、数据采集程序设计和改进非线性自抗扰算法各模块的设计,为控制策略的实验验证奠定基础。(5)在电液伺服加载实验台上使用四种加载信号对改进非线性自抗扰算法、一般非线性自抗扰算法和PID算法进行实验验证并对三种控制策略的动态和静态特性及准确性进行对比分析,实验结果表明,基于改进非线性自抗扰算法的电液伺服加载系统相比于其他控制算法实现了响应速度快、精度高的特点。
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