● 摘要
电液伺服舵机系统（EHSAS）是一种典型的液压伺服系统，使用特殊的阀控旋转舵机控制飞行器的工作面。伺服阀为两级机械反馈阀。 提出了状态空间形式的5阶非线性伺服阀数学模型。SIMULINK中进行了此模型与原有3阶阀模型的比较，对比得出较好的吻合度。提出了状态空间形式的旋转舵机非线性动态数学模型，并于伺服阀模型一起构建了完整的液压伺服系统非线性模型。仿真结果显示此模型是不稳定的，因此衍生的仿真模型用来设计控制器。使用MATLAB程序推导了8阶系统传递函数。设计了4种控制器，其中包括补偿器、PID控制器、模糊自整定控制器和模糊PID控制器。前两个用在线性设计过程中，后两个用在非线性设计过程中用以改善EHSAS的动态响应。使用GA作为优化方法调整PID参数和模糊隶属度函数。使用EHSAS的线性和非线性模型进行仿真。仿真结果显示了GA方法优化模糊PID控制器的效果，体现了其优越性。进行伺服阀、旋转舵机和系统稳定性的内部和外部反馈效果仿真。仿真分析了系统过载对系统动态响应的影响。如果内部和外部反馈断开，系统必然失稳。如果载荷超过设计负载能力，舵机系统也必然无法定位，或者需要提供更好的液压力。试验研究EHSAS系统的动态响应。实验结果与仿真结果能够较好的吻合，证明了数学模型和仿真程序的正确性。使用不同频率的正弦波作为系统输入并辅以不同系统压力。当频率增加时，系统延迟时间和幅值误差增加；当压力降低时，系统效率下降。