主旋翼关节轴承试验机的电液伺服加载控制系统研究

摘要

直升机主旋翼关节轴承疲劳寿命及性能评估试验机需要模拟关节轴承在工作中所承受的真实运动和载荷，通过对测试轴承施加给定的载荷谱和运动谱，实现综合环境下轴承服役寿命的评估试验。试验机加载控制采用了电液伺服加载控制系统，由于试验要求长时间、不间断的模拟真实力的变化和动态真实载荷，因此必须解决电液加载系统对于动态载荷谱响应的快速性与准确性的问题。传统的PID在工程实际中大量应用，但其不满足试验机在复杂条件下受力载荷的高性能要求。
　　根据主旋翼关节轴承载受力载荷设计要求，本文提出了一种新型电液伺服加载试验机结构方案，以液压缸为动力执行机构的多通道被动式电液伺服加载控制系统，模拟关节轴承所承受的真实运动和载荷。通过对加载控制系统的各个关键元件的数学模型分析，建立了加载系统的数学模型。
　　自抗扰控制器不依赖于被控对象的精确数学模型，也无需对扰动建模与测量，通过设计扩张状态观测器，对系统的扰动和状态信息进行估计；通过设计微分跟踪器对系统的状态信息及其各阶微分信号进行跟踪，解决了加载系统响应速度和超调的控制矛盾。由于自抗扰控制技术的这些特性，因此将其应用于本文的电液伺服加载控制系统中，并通过仿真实验，证明：在外部条件相同的情况下，自抗扰控制器在电液伺服加载系统中的控制效果优于双线性微分跟踪器改造的“线性PID”控制，系统的响应速度，抗干扰能力以及鲁棒性显著提高。
　　最后，结合关节轴承试验机加载控制要求，通过设计的测控系统的智能化控制，对试验测试的关节轴承施给定的载荷谱和运动谱，并且对试验数据进行采集、分析、保存实现综合环境下对关节轴承服役寿命的评估试验。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 主旋翼关节轴承试验机研究现状

1.3 电液伺服加载系统简介

1.4 本文的主要研究内容

第2章 电液伺服加载系统数学模型的建立

2.1 引言

2.2 主旋翼加载系统的结构

2.3 电液伺服加载系统建模

2.4 参数赋值

2.5 本章小结

第3章 自抗扰控制技术

3.1 引言

3.2 自抗扰控制技术

3.3 自抗扰控制器设计

3.4 本章小结

第4章 自抗扰控制在电液伺服加载系统中的应用

4.1 引言

4.2 电液伺服加载系统数学模型分析

4.3 经典PID控制器加载控制缺陷

4.4 双线性TD改造的“线性PID”加载控制

4.5 基于自抗扰控制器的电液伺服加载控制

4.6 本章小结

第5章 主旋翼试验机测控系统设计

5.1 引言

5.2 测控系统组成

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢