● 摘要
舵机动态加载系统是在实验室件下复现飞行器在空中飞行时舵面所受负载力矩的仿真设备，用以检测和考核舵机系统在实际负载条件下的动态性能、控制精度、系统可靠性等。本文的主要研究对象是以永磁直流力矩电机为作动单元的电动负载模拟系统，该系统用于在无人机地面仿真系统中模拟无人机伺服舵机在无人机飞行状态下所受气动载荷，结合PXI和虚拟仪器技术，完成了多通道舵机负载模拟自动测试系统的相关研究。论文首先根据负载模拟系统的工作原理和要求的技术指标设计了具体的电动加载方案：采用PXI测控系统作为伺服控制器，采用PWM功率放大器驱动的直流力矩电机作为执行机构，通过力矩传感器构成力矩反馈，形成闭环控制。论文建立了加载系统的数学模型，并在单通道加载模型的基础上分析了加载系统的动态特性。加载系统最为关键也最难解决的问题就是如何减小多余力矩，这也是评价加载系统品质的一个重要的指标，因此如何设计控制策略来减小多余力矩是一个很关键的因素。针对传统控制方法的缺陷，将经典控制理论与CMAC神经网络相结合，提出一种基于CMAC神经网络的复合控制策略，将该控制策略应用于电动加载系统的仿真表明，该控制策略是有效的。控制系统动态性能较纯经典控制有了明显改善，对系统非线性和参数不确定性有较强的自适应性。论文根据所研究的控制理论设计了上、下位机计算机控制系统，分别从硬件和软件两个方面介绍了整个加载系统的实现，对系统在具体实现过程中存在的工程问题以及解决方法做了论述。论文最后给出了系统各项性能指标的测试方法、测试结果以及测试结论。测试结果表明系统基本满足设计指标要求。