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5.5m×4m声学风洞大迎角机构是该风洞的重要组件之一,作为飞行器模型在风洞中进行大迎角试验的直接承载机构,其性能直接关系着飞行器气动性能参数的准确性。大迎角机构结构复杂(涉及最多四个自由度的液压伺服协调运动),模拟飞行姿态范围广,可满足新一代飞行器研制的试验要求。 大迎角机构采用的是液压伺服驱动方式,本文先对大迎角机构的运动机理进行了介绍,针对各自由度机构的角度是通过油缸直线运动得到的实际情况,给出了各自由度机构角度与油缸位移、角速度与油缸速度的数学关系式;同时由于大迎角机构存在多自由度机构之间的协调运动,本文也对各自由度机构之间的运动关系进行了分析,并给出了数学关系式。 为了实现机构位置和速度的同时精确控制,本文提出了在位置闭环基础上加入速度前馈的控制方法,建立了相关的计算模型,并通过AMESim软件对其进行仿真验证,证明了其合理性。将该算法应用于单自由度机构控制时,其动态特性与稳态特性均比较理想。 为了满足飞行器模型在试验过程中多姿态变化的需求,大迎角机构要涉及至少两个最多四个自由度的协调运动,这种多自由度的协调运动对控制系统的控制性能提出了很高的要求。本文在实现单自由度机构精确控制的基础上,采用同步、主从复合控制方式来保证各自由度机构之间的协调运动,并给出了各种运行工况下的调试结果。 调试结果表明,本文所选用的控制策略和算法是切实可行的,其控制结果优于控制指标,能够完全满足5.5m×4m声学风洞大迎角机构的设计指标要求。