运动动态加载方法技术

本公开提供一种运动动态加载方法，包括以下步骤：(1)对加载系统的系统阻尼进行估计；(2)根据步骤(1)系统阻尼的估计值对所述系统阻尼进行控制。本公开的运动动态加载方法对加载系统的阻尼进行闭环控制，使得加载系统时刻能够维持在阻尼最佳状态。

Motion Dynamic Loading Method

The present disclosure provides a dynamic loading method for motion, including the following steps: (1) estimating the system damping of the loading system; (2) controlling the system damping according to the estimated value of the system damping in step (1). The disclosed dynamic loading method of motion controls the damping of the loading system in a closed loop manner, so that the loading system can be kept in the optimal state of damping at all times.

【技术实现步骤摘要】
运动动态加载方法
本公开属于伺服控制领域，具体涉及一种可在伺服系统进行闭环力矩控制/位置控制同时实现系统阻尼比优化的运动动态加载方法，可提高加载系统的加载精度与快速性，改善系统性能。
技术介绍
伺服系统又称随动系统，是用来精确跟随或复现某施力或位置控制的反馈控制系统。伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。加载设备是检测和评价导航和制导系统性能的主要高精尖试验设备，是一种典型的伺服系统，它的任务是及时、准确地跟踪由飞行器六自由度模型和风洞实验数据所生成的气动力矩载荷谱，模拟导航和制导系统在真实工况下承受的气动力矩载荷。与过去的自破坏性全实物试验相比，以负载模拟器为核心的飞行器地面半实物仿真平台，不仅为实际飞行提供了充分的技术支持和实验数据、为飞行器的改进和再设计提供各种参考依据，还有效缩短了系统的研制周期，节约了开发成本，具有重大经济价值和国防战略意义。根据加载系统的能源类型的不同，加载设备可以分为三类：电液负载模拟器、电动负载模拟器以及气动负载模拟器。随着我国航空航天技术的进步以及国防现代化建设的发展，在飞行器和武器系统的研发过程中，被测飞行器及其部件性能的不断提升，动态频响越来越快，这对其作为测试设备的性能提出了更高的要求。在众多技术要求中，加载精度是加载系统的一个重要指标，而系统阻尼比是影响加载精度的关键参数之一。以液压伺服系统为例，液压阻尼比表示系统的相对稳定性，而它却是一个在实际工程中难以直接获取的变量之一，对液压伺服系统而言零位阻尼比小，阻尼变化范围大，是该伺服系统的一个特点。一般液压伺服系统是低阻尼的，负载模拟器也不例外，一般不超过0.3，利用传统的控制方法经常会造成超调，影响系统的快速性，降低加载精度，所以提高液压阻尼比对改善系统是十分重要的；而电机加载系统也经常由于摩擦等因素，阻尼过大或过小，造成系统响应不能满足要求。众所周知，在工程实际中分析和设计控制系统，常常把二阶系统的响应特性视为一种基准，因为大多实际系统可近似为二阶系统，一般高阶系统也都按照一定的简化原则使之降阶，用二阶系统进行系统分析设计和校正，对于二阶系统而言，当系统的阻尼为0.707左右时，系统能够获得最优的阶跃响应，而阶跃响应是控制系统中条件最苛刻的控制响应之一，所以如果能通过某种运动加载方式将系统的阻尼调整为最佳阻尼，将会给控制带来很大的便利，进而提高伺服系统的精度与快速性。
技术实现思路
为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供一种运动动态加载方法，通过以下技术方案实现。本公开提供一种运动动态加载方法，包括以下步骤：(1)对加载系统的系统阻尼进行估计；(2)根据步骤(1)系统阻尼的估计值对系统阻尼进行控制。根据本公开的至少一个实施方式，步骤(1)中，使用阻尼估计器对系统阻尼进行估计，阻尼估计器通过采集加载系统的输入信号和加载系统的输出信号对系统阻尼进行估计。根据本公开的至少一个实施方式，阻尼估计器通过状态观测方法或者自适应方法对系统阻尼进行估计。根据本公开的至少一个实施方式，步骤(2)中，通过在加载系统中配置可控阻尼部件来对加载系统的系统阻尼进行控制。根据本公开的至少一个实施方式，可控阻尼部件为可变阻尼结构。根据本公开的至少一个实施方式，通过配置控制器来接收加载系统的输入信号和阻尼估计器的输出信号；根据加载系统的输入信号和阻尼估计器的输出信号，控制器输出阻尼控制信号和加载控制信号至由可控阻尼部件和加载系统构成的新控制对象。根据本公开的至少一个实施方式，新控制对象的输出跟随信号作为加载系统的输出信号发送给阻尼估计器。根据本公开的至少一个实施方式，控制器输出的阻尼控制信号对可控阻尼部件的阻尼进行控制，使得新控制对象的阻尼达到最优值，即所述加载系统的阻尼达到最优值。根据本公开的至少一个实施方式，所述控制器输出的阻尼控制信号对所述可控阻尼部件的阻尼大小进行控制，从而控制所述加载系统的阻尼大小。根据本公开的至少一个实施方式，加载系统为负载模拟器力加载系统或负载模拟器位置加载系统。本公开的运动动态加载方法，是在力闭环或位置闭环加载控制的基础上从优化系统的阻尼出发，在实际加载系统中加入一个可主动控制阻尼的部件，如在液压加载系统中加入一个比例节流阀，可以通过工控机电控手段控制节流阀开口大小，以调整系统阻尼，又如在电控旋转加载系统中在连接轴上加入变增益阻尼环，以调整系统阻尼。通过在控制算法中增加系统阻尼估计环节，利用观测到的系统阻尼在新增阻尼控制部件的主动控制下，实现将系统阻尼控制到估计的最优系统阻尼系数上。本公开的动态加载方法实现了：1)在动态过程中主动控制负载模拟器在加载过程中的阻尼系数，保证加载系统在最佳阻尼条件下进行加载，提高加载精度；2)加载系统在最佳阻尼条件下加载将减小系统超调，减少液压系统的泄露，提高能效；3)可在一定频率下抑制系统发散，提高加载系统的稳定性。附图说明附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1是本公开至少一个实施方式的运动动态加载方法的流程示意图。图2是本公开至少一个实施方式的运动动态加载方法的控制框图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。如图1和图2，本实施方式的运动动态加载方法，包括以下步骤：(1)对加载系统的系统阻尼进行估计；(2)根据步骤(1)系统阻尼的估计值对系统阻尼进行控制。在本公开的至少一个实施方式中，步骤(1)中，使用阻尼估计器对系统阻尼进行估计，阻尼估计器通过采集加载系统的输入信号和加载系统的输出信号对系统阻尼进行估计。在本公开的至少一个实施方式中，阻尼估计器通过状态观测方法或者自适应方法对系统阻尼进行估计，本领域技术人员也可以采用其他合适方法。在本公开的至少一个实施方式中，步骤(2)中，通过在加载系统中配置可控阻尼部件来对加载系统的系统阻尼进行控制。在本公开的至少一个实施方式中，可控阻尼部件为可变阻尼结构。在本公开的至少一个实施方式中，通过配置控制器来接收加载系统的输入信号和阻尼估计器的输出信号；根据加载系统的输入信号和阻尼估计器的输出信号，控制器输出阻尼控制信号和加载控制信号至由可控阻尼部件和加载系统构成的新控制对象。在本公开的至少一个实施方式中，新控制对象的输出跟随信号作为加载系统的输出信号发送给阻尼估计器。在本公开的至少一个实施方式中，控制器输出的阻尼控制信号对可控阻尼部件的阻尼进行控制，使得新控制对象的阻尼达到最优值，即所述加载系统的阻尼达到最优值。在本公开的至少一个实施方式中，所述控制器输出的阻尼控制信号对所述可控阻尼部件的阻尼大小进行控制，从而控制所述加载系统的阻尼大小。在本公开的至少一个实施方式中，加载系统为负载模拟器力加载系统或负载模拟器位置加载系统。更详细的，如图2所示，可控阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动动态加载方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对加载系统的系统阻尼进行估计；(2)根据步骤(1)系统阻尼的估计值对所述系统阻尼进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种运动动态加载方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对加载系统的系统阻尼进行估计；(2)根据步骤(1)系统阻尼的估计值对所述系统阻尼进行控制。2.根据权利要求1所述的运动动态加载方法，其特征在于，步骤(1)中，使用阻尼估计器对所述系统阻尼进行估计，所述阻尼估计器通过采集加载系统的输入信号和加载系统的输出信号对所述系统阻尼进行估计。3.根据权利要求2所述的运动动态加载方法，其特征在于，所述阻尼估计器通过状态观测方法或者自适应方法对所述系统阻尼进行估计。4.根据权利要求1至3任一项所述的运动动态加载方法，其特征在于，步骤(2)中，通过在加载系统中配置可控阻尼部件来对加载系统的系统阻尼进行控制。5.根据权利要求4所述的运动动态加载方法，其特征在于，所述可控阻尼部件为可变阻尼结构。6.根据权利要求4所述的运动动态加载方法，其特征在于，通过配置控制器来接收加载系...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚耀星，
申请(专利权)人：北京航辰系统科技有限公司，尚耀星，
类型：发明
国别省市：北京,11