飞机舵机电动伺服系统复合控制方法研究
《信息技术与网络安全》2020年第6期
朱国威，姜梦馨，林 丛，门若霖，刘晓琳，王 楠，杨洪利
中国民航大学 电子信息与自动化学院，天津300300
摘要： 针对飞机舵机电动伺服系统存在多余力矩干扰不易抑制的问题，根据系统结构组成及工作原理，建立了数学模型。设计了结合BP神经网络的PID控制器参数整定、角速度前馈与力矩速度反馈的复合控制策略，提高了系统的稳定特性和加载精度。利用MATLAB仿真环境进行了系统动态特性实验。仿真结果表明，该方法不仅能够有效抑制多余力，而且使系统具有良好跟踪效果，完全能够达到控制性能指标的要求。
中图分类号： TP273.3
文献标识码： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.06.013
引用格式： 朱国威，姜梦馨，林丛，等. 飞机舵机电动伺服系统复合控制方法研究[J].信息技术与网络安全，2020，39(6)：68-72.
文献标识码： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.06.013
引用格式： 朱国威，姜梦馨，林丛，等. 飞机舵机电动伺服系统复合控制方法研究[J].信息技术与网络安全，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
飞机舵机是调整飞行姿态的重要组成部件之一，其优良性能是确保飞机安全稳定飞行的关键。在实验室条件下，通常使用伺服系统模拟舵机在飞机飞行过程中所受到的各种力载荷的变化情况，从而将经典的自破坏性全实物试验转化为实验室条件下的预测性研究[1]。按照载荷施加的方式，飞机舵机伺服系统可分为电液伺服和电动伺服两种[2]。电液伺服系统因机械结构复杂，输出能力强，只适用于大转矩工作场所。电动伺服系统可以输出较小的加载力，不仅加载梯度易于调节，而且更加符合飞机舵机对非线性力载荷的模拟要求[3]。因此，为了满足飞机舵机的测试需求，飞机舵机电动伺服系统得到越来越广泛的关注。
虽然飞机舵机电动伺服系统有效地改进了飞机舵机的测试方式[4]，但是由于伺服系统连接轴通过连接机构与被测舵机相连，作为承载对象的舵机在受到力矩加载的同时也将会按照位置指令进行运动，由此所发生的位移不同步现象使得系统在启动和运行过程中产生多余力矩[5]。多余力矩的存在会严重影响系统加载精度、响应速度和控制性能[6]。因此，如何抑制多余力矩干扰，实现系统对飞机舵机在实际工作过程中所受力载荷的真实模拟能力，已成为亟待解决的研究课题。
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作者信息：
朱国威，姜梦馨，林 丛，门若霖，刘晓琳，王 楠，杨洪利
(中国民航大学 电子信息与自动化学院，天津300300)
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