【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，属于电液伺服系统控制领域。
技术介绍
1、电液负载模拟器是一种用于在实验室条件下，模拟承载系统在实际工作过程中所受动态力/力矩的半实物仿真设备。该系统被广泛应用于各种领域，如模拟飞机、导弹的舵机舵面所受到的空气动力/力矩、船舶舵机所受海水液动力/力矩、地震波动态力矩等。使用负载模拟系统可以在实验室环境模拟上述各种载荷，考核舵机装置的结构材料强度、控制精度、响应速度和系统可靠性等动静态性能指标，对舵机装置的整体性能做出评估，减少产品研发成本与周期，对我国国防、工业生产等领域有重大的现实意义。现有技术中，舵机系统与加载系统通过近似刚性连接，当舵机系统运动时会带动加载系统液压缸活塞杆一起运动，使加载系统液压缸内部产生强迫流量，进而产生多余力严重影响加载精度，需要设计合适的控制方法对多余力进行抑制。由于运动副的制造误差、机械的装配误差、工件的磨损等因素，会导致电液负载模拟器中存在运动方向连接间隙，加载活塞杆与舵机活塞杆连接方向存在间隙环节时，系统会出现相位滞后、振荡和超调等现象，负载的惯性会引起冲击加剧磨损，且磨损过程中产生的碎屑可能会造成润滑油的污染，当间隙增大到一定程度后与位置扰动耦合，会不可避免的引起系统极限环振荡等问题。
2、为了抑制间隙非线性的影响，减小间隙环节引起的冲击，实现高精度加载，急需一种可以补偿电液负载模拟器内机械间隙的控制方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种含有间隙非线性电液负载模
2、(1)建立在间隙区间内加载系统的状态空间表达式；
3、(2)建立加载活塞杆位移与速度信号之间的关系；
4、(3)建立速度信号与控制量的动态关系；
5、(4)对加载活塞杆与舵机活塞杆的相对位置与加载方向进行判断，根据判断结果得到补偿位移量；
6、(5)定义各个时间节点，将补偿量代入步骤(3)与步骤(4)得到控制律。
7、(1)所述的间隙区间内加载系统的状态空间表达式为：
8、
9、式中：a6＝-ω，a7＝kvω，
10、其中：cd为流量系数，ω为面积梯度，xv为阀芯位移，ρ为油液密度，ps为供油压力，p0为回油压力，p1为进油腔压力，p2为回油腔压力，ap为活塞杆有效面积，xf为加载系统活塞杆位移，vt为油腔的有效容积，βe为有效体积弹性模量；ctp为液压缸总泄漏系数，pl为负载压力，m为折算总质量，bl为活塞及负载的粘性阻尼系数，v1为进油腔容积，v2为回油腔容积，ω为伺服阀的固有频率，kv为伺服阀的增益系数，fl为加载力，为活塞杆速度。
11、(2)所述的加载活塞杆位移与速度信号之间的关系为：
12、
13、式中，为加速过程速度信号，为减速过程速度信号，xc为加载活塞杆的补偿位移量；在时间内加载活塞杆加速，在时间内加载活塞杆减速。
14、(3)所述的速度信号与控制量的动态关系为：
15、
16、
17、式中uc为补偿控制量。
18、(4)在初始时刻对加载方向进行判断，根据判断结果得到初始时刻补偿位移量为：
19、
20、式中，xp为舵机活塞杆位移，-bl与br为间隙参数。
21、根据式(5)，由于舵机活塞杆的运动方向不同(xp的正负值不同)可以得到初始时刻补偿位移量为：xc11，xc12，xc21，xc22。
22、在运行过程中，对加载活塞杆与舵机活塞杆的相对位置与加载方向进行判断，根据判断结果得到补偿位移量为：
23、
24、根据式(6)，由于舵机活塞杆的运动方向不同(xp的正负值不同)可以得到运行过程中补偿位移量为：xc31，xc32，xc41，xc42。
25、(5)定义各个时间节点，规定向右侧运动为正方向，t＝0时对系统进行初始时刻补偿，将完成补偿后加载活塞杆与舵机活塞杆的接触时刻记为t1，将t1分为与两个时段，当xf-xp＝br，且xf＜0时，加载活塞杆在右侧与舵机活塞杆接触，并且加载方向是负向的，此时刻记为ti(i＝2,4,6,···,n)，相应的，当xf-xp＝-bl，且xf＞0时，此时加载活塞杆在左侧与舵机活塞杆接触，并且加载方向是正向的，此时刻同样记为ti(i＝2,4,6,···,n)；加载活塞杆越过间隙与舵机活塞杆再次接触的时刻记为ti+1(i＝2,4,6,···,n)，同样分为与两个时段；将步骤(5)中的补偿量代入步骤(3)得到加载活塞杆速度信号：将所述加载活塞杆速度信号代入步骤(3)得到阶跃控制信号的幅值为ac111，ac112，ac121，ac122，ac211，ac212，ac221，ac222，ac311，ac312，ac321，ac322，ac411，ac412，ac421，ac422；进而得到间隙补偿控制律为：
26、
27、式中，a1的值为ac111，ac121，ac211，ac221；a2的值为ac112，ac122，ac212，ac222；a3的值为ac311，ac321，ac411，ac421；a4的值为ac312，ac322，ac412，ac422。
28、从上面的技术方案可知，本专利技术提供一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法。建立了在间隙区间内的加载系统的状态空间表达式，根据间隙参数获得加载活塞杆的速度信号，根据速度信号反推得到加载系统的控制信号，对加载活塞杆和舵机活塞杆的相对位置与加载方向进行检测，根据检测结果给定不同阶段的控制量，得到最终的补偿控制律，使加载活塞杆与舵机活塞杆提前接触，减小碰撞时的速度进而减小碰撞强度与振荡时间，使加载系统能够越过间隙对舵机进行动态加载，对间隙非线性有较好的抑制效果。
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1.一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)的状态空间表达式为：
3.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中加载活塞杆位移与速度信号之间的关系为：
4.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中速度信号与控制量的动态关系为：
5.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中在初始时刻对加载方向进行判断，根据判断结果得到初始时刻补偿位移量为：
6.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(5)定义各个时间节点，规定向右侧运动为正方向，t＝0时对系统进行初始时刻补偿，将完成补偿后加载活塞杆与舵机活塞杆的接触时刻记为t1，将t1分为与两个时段，当Xf-Xp＝br，且xf＜0时，加载活塞杆在右侧与舵机活塞杆接触，并且加载方
...【技术特征摘要】
1.一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)的状态空间表达式为：
3.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中加载活塞杆位移与速度信号之间的关系为：
4.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中速度信号与控制量的动态关系为：
5.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中在初始时刻对加载方向进行判断，根据判断结果得到初始时刻补偿位移量为：
6.如权利要求1所述的一种含有间隙非线性电液负载模拟器的控制方法，其特征在于，所述步骤(5)定义各个时间节点，规定向右侧运动为正方向，t＝0时对系统进行初...
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