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某型空中加油机数控吊舱的控制与驱动研究

作　者: 周学平
导　师: 王丛岭
学　校: 电子科技大学
专　业: 电力电子及电力传动
关键词: 空中加油吊舱软管速度电液伺服模糊PID控制
分类号: V228.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

国外的空中加油技术依托其大型飞机作为平台得到了广泛的应用。随着我国大飞机的发展，将大型飞机改装成空中加油机是一个发展趋势，必须研制配套的基于电液伺服技术的空中加油吊舱。本文在研究某型空中加油机数控吊舱对加油软管控制与驱动的基础上，分析了数控吊舱在软管速度电液控制方面的缺点。确定了设计和提高数控吊舱性能的关键是对加油软管速度的伺服控制。对软管速度的液压伺服控制系统进行了数学建模，分析了系统的稳态性能和动态性能，并对系统进行了滞后校正，对系统进行了模糊自整定PID控制，对整个控制过程建立仿真模型并运用MATLAB/Simulink工具进行仿真。仿真结果表明，改进后的控制策略能较好满足软管速度的电液伺服控制系统的综合性能要求。通过设计计算，形成详细的设计方案，最后在试验平台上对软管速度的液压控制进行了试验研究。全文围绕如何实现软管速度的伺服控制方面进行研究，在软管速度的电液伺服系统中应用了设计的模糊自整定PID控制器。经过试验得出结论：设计和改进现有数控吊舱性能的关键在于对软管速度的液压伺服控制。普通的滞后校正不能达到电液伺服控制系统的稳态设计和动态设计的要求，需要设计符合系统性能要求的控制器。试验结果表明设计的软管速度伺服控制系统的模糊自整定PID控制器响应特性好、鲁棒性强和抗干扰性好，对数控吊舱软管速度的时变性和适应性强。试验中对加油软管在拖曳、加油响应、回绕过程中的速度模拟控制成效明显，和理论上设计的系统动态特性良好、性能达到稳定、跟踪性表现良好一致。试验过程和试验数据为设计和改进数控吊舱性能提供了理论依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 空中加油数控吊舱的发展概述  9-10
  1.2 课题研究的背景  10-11
  1.3 课题研究的主要内容  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第二章数控吊舱的控制与驱动原理—电液伺服系统  13-28
  2.1 数控吊舱的主要部件结构  13-16
    2.1.1 软管卷盘组件  13-14
    2.1.2 泵马达驱动装置  14-15
    2.1.3 卷盘伺服阀  15
    2.1.4 恒力弹簧装置  15-16
  2.2 软管卷盘系统的工作原理  16-18
    2.2.1 拖曳  17
    2.2.2 加油及响应  17-18
    2.2.3 回绕  18
  2.3 软管卷盘的工作过程及加油软管的动作要求  18-21
    2.3.1 工作过程  18-21
    2.3.2 加油软管的动作要求  21
  2.4 加油软管响应性能的研究  21-22
  2.5 软管速度电液伺服方案的设计  22-27
    2.5.1 现有数控吊舱软管速度控制的缺点  23
    2.5.2 软管速度电液伺服的可行性分析  23-24
    2.5.3 软管速度电液伺服系统具体方案的确定  24-26
    2.5.4 软管速度电液控制系统的实现  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第三章软管速度电液控制系统的研究  28-45
  3.1 软管速度电液控制系统的数学模型  28-35
    3.1.1 数学模型建立的必要性  28-29
    3.1.2 系统的数学模型  29-34
    3.1.3 系统数学模型的方块图  34-35
  3.2 系统的仿真模型  35-38
    3.2.1 系统参数的设计计算  35-36
    3.2.2 系统仿真模型的建立  36
    3.2.3 系统开环传递函数的简化  36-38
    3.2.4 仿真模型各增益值的计算  38
  3.3 系统的仿真研究  38-42
    3.3.1 系统的动态品质研究  38-40
    3.3.2 系统的稳定性分析  40-42
    3.3.3 系统的误差分析  42
  3.4 系统的综合  42-44
  3.5 本章小结  44-45
第四章软管速度电液伺服控制策略的研究  45-56
  4.1 模糊 PID 控制器的结构  45
  4.2 模糊 PID 控制器的设计  45-52
    4.2.1 控制器结构的确定  45-46
    4.2.2 设定初始参数  46
    4.2.3 语言变量、比例因子  46-47
    4.2.4 语言值隶属度函数  47-48
    4.2.5 设计模糊控制的规则  48-50
    4.2.6 计算模糊控制决策表  50-52
  4.3 系统模糊 PID 控制的仿真分析  52-55
    4.3.1 单位阶跃响应  52-54
    4.3.2 系统的抗干扰分析  54
    4.3.3 系统的鲁棒性分析  54-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章软管速度电液伺服系统的试验研究  56-65
  5.1 软管速度电液伺服系统试验装置  56-59
    5.1.1 主液压回路  56
    5.1.2 变量控制系统  56-57
    5.1.3 检测反馈系统  57
    5.1.4 液压加载系统  57
    5.1.5 其它辅助部分  57-59
  5.2 软管速度电液伺服系统的模糊 PID 控制试验  59-64
    5.2.1 试验要求  59-60
    5.2.2 软管速度电液伺服的数字控制系统  60-61
    5.2.3 试验研究  61-64
    5.2.4 试验结论  64
  5.3 本章小结  64-65
第六章总结与展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-70
攻硕期间取得的研究成果  70-71
附录  71-72

某型空中加油机数控吊舱的控制与驱动研究

内容摘要

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