题目：大惯量负载下飞行仿真模拟转台控制方法研究

飞行仿真转台是模拟飞行器姿态，进行地面半实物仿真和测量敏感元器件的重要设备。随着仿真实验对环境模拟真实性要求的提高和敏感元件等测量设备功能的增加，飞行仿真转台的被试件载荷不断增加，且机械结构、重量均不断增大。因此，大惯量负载下飞行仿真转台的控制方法成为转台控制技术研究的重要方向之一。大惯量负载下的飞行仿真转台存在刚度不足引起的实际对象特性与名义模型差异较大，大驱动功率带来的电磁干扰引起的测量噪声较大等问题，需要在这些因素的制约下进行控制方法研究，以提高系统的跟踪性能。同时，作为一类典型的高精度伺服控制系统，应用于大惯量飞行仿真转台的控制方法可以推广到大型数控加工、重型车载设备、雷达等领域。本博士论文在航天五院“交会对接系统目标运动模拟器”项目、航天二院“XXX目标运动模拟系统”项目、北航“飞行仿真实验系统”项目的应用背景下，结合其他8个飞行仿真转台的设计和调试经验，以高精度伺服系统的控制结构为依托展开研究。具体说明如下：1）分析了大惯量转台控制系统设计时面临的问题，用分解的思路对大惯量对象进行了处理并给出两种分解方法，讨论了大惯量系统中微分信号的获取方法；2）针对第一种分解方法，提出了一种复合干扰观测器，利用非线性的方法解决非线性等效干扰，并研究了该方法在存在较大建模误差的前提下对系统的干扰补偿效果和适用范围；3）针对第二种分解方法，设计了一种基于滑模的干扰补偿方法以适应负载发生变化时的情况，研究了该方法在被控对象模型发生改变后的鲁棒性和适用范围；4）研究了大惯量转台系统前馈控制器的设计方法，利用转台系统存在多速率采样这一特点设计了一种前馈控制器，并对比了该方法与基于单速率采样设计的控制器的跟踪性能；5）利用非线性方法设计大惯量转台系统的位置环控制器，研究了控制器在对象参数发生改变时的鲁棒性和对于动态信号的跟踪性能。主要研究成果归纳如下：1）改变了以往进行干扰补偿的思路，利用分解方法，将大惯量转台系统的干扰补偿问题转化为辅助系统的稳定问题，并给出了两种分解思路；2）针对大惯量转台系统的特点，提出了一种基于模糊自适应和滑模补偿的复合干扰观测器，以实现存在较大建模误差情况下的干扰补偿；3）设计了一种考虑对象参数变化的滑模干扰补偿方法，以用于负载大范围变化情况下的大惯量转台系统；4）从提高性能和不影响鲁棒性的角度出发，充分利用转台系统指令周期与控制周期不一致的特点，设计了一种基于多速率采样的前馈控制器；5）将反馈和寻优思想引入模糊推理，在此思路下设计了一种具有强鲁棒性和高性能的模糊伺服位置控制器。