电传飞机伺服作动系统非线性建模
直升机电液伺服飞控作动系统设计与实现
Vol. 45 No. 4Apr. 2021第45卷第4期2021年4月液压与'动Chinese Hydraulics & Pneumatics doi ： 10.11832//. issn. 1000-4858.2021.04.026直升机电液伺服飞控作动系统设计与实现滕利强，王文山，刘艺宁，余书秀%航空工业庆安集团有限公司，陕西西安710077)摘要：针对当前国内外典型直升机电传飞控作动系统的技术现状，设计了一种基于FPGA 和射流管式伺服阀的电气四余度、液压机械双余度直升机飞控作动系统，并通过仿真分析和工程试验的方法，验证了系统的关键技术和性能指标。
分析和试验结果表明，该系统具有较高的集成度、频响、安全性和可靠性，为我 国直升机电传飞控作动系统领域的技术选择提供了多选项。
关键词：直升机；电传；飞控作动系统；电液伺服系统中图分类号:TH137；V249文献标志码：B 文章编号：1000-4858 (2021 )04-0175-08Desian and Redization of Electro-hydraulic Serve Flight ControlActuation System for HelicopterTENG Li-qiang, WANG Wen-shan, LID Yi-ning, YU Shu-xiu% AVIC QingUn Group Co., Lti., Xiin , Shaanxi 710077)Abstract : In view of the current tchnicdl status of typicl Fly-Do-Wira % FBW) Flight Control Actuation System% FCAS ) of helicopters at home and abroad , a FCAS based on FPGA and ju pipe seev valve with electricol quadruple /dunddcy and hydrg-mechanicol double /dunddcy fgr helicopters is designed , and vvefies the keytechnology and performanco of the system through simulation analysis and enginee/ng test. The analysis and testresults show that the system has high intearation, frequenco response , safety and reliabilito , which providesmultiple options fgr the technicol selection of ChinaU helicopter FBW FCAS.Key words : helicopter, fly-by-wire , flight control actuation system , electro-hydraulic seev system引言随着飞行控制技术的发展，国内外先进直升机的飞行控制系统已普遍采用电传操纵技术，与应用传统 助力机械操纵技术的飞行控制系统相比，采用电传操纵技术的飞行控制系统可极大地改善直升机的飞行品 质，减轻飞行员的操纵负担［1］，并为主动控制技术和综合飞行控制技术的直升机领域应用奠定基础。
非线性系统的建模与控制研究
非线性系统的建模与控制研究随着科技不断进步，非线性系统建模与控制研究也在不断发展。
非线性系统模型在许多工程和科学领域中具有广泛的应用。
实际上，许多系统自然的现象都是非线性的。
在本文中，我们将探讨非线性系统建模与控制研究的一些方法和技术。
1. 非线性系统的定义在开始讨论非线性系统之前，我们需要了解什么是线性系统。
线性系统可以通过线性组合来表示，这意味着它们拥有各种有用的良好特性，例如相对易于分析和可靠性高。
然而，某些系统并不是线性的，这就是非线性系统。
非线性系统的行为不仅难以分析，而且也不易预测。
例如，一个摆钟的摆动过程即为非线性的。
摆钟的摆动只受到重力和绳索的作用，但这种物理定律已被证明对线性框架并不成立，因此需要更为复杂的分析方法。
2. 非线性系统的建模方法非线性系统模型通常是通过差分方程或微分方程表示的。
这些方程可以通过许多不同的方式来建立，例如物理原理，实验数据或现有的模型。
其中，物理原理是建立模型的主要方法，即利用受到系统作用的物理规律，来建立数学模型。
这种模型的建立过程需要详细的系统知识和数学背景，因此适用于工程和科学研究中的专家。
实验数据是另一个建立非线性系统模型的方法。
这种方法适用于信息有限和复杂的系统。
利用实验数据建立模型的过程为：先收集大量数据，然后将数据转换为数学模型以预测行为。
这种模型建立方法虽然简单，但需要大量的数据，不利于模型改进和扩展。
现有的模型是另一种建立非线性系统模型的方法。
这种方法是从现有的模型中提取信息并改进之前的模型。
此方法适用于复杂的模型，但需要具体的专业背景才能实施。
3. 非线性系统的控制方法与线性系统相比，控制非线性系统要困难得多。
为了控制非线性系统，需要使用不同的方法和策略，以满足系统的性能和可控性要求。
最普遍的控制方法之一是反馈控制。
反馈控制是一种将系统输出转换为输入信号的控制方法。
在非线性系统中，反馈控制可以通过比例积分法（PI控制器）或比例积分微分法（PID控制器）来实现。
伺服作动器
伺服作动系统技术特性（续）：
性能特性（续）： 9)行程 指作动器在正反两个方向运动位移量的总和。 额定行程是用以正常控制飞行而必须达到的指标。 最大行程是对控制权限的限制，是不可逾越的指标，由 详细规范确定。 10)刚度：刚度包括静、动态刚度。 动态刚度又称为阻抗特性，是输出端所受到外载荷与作 动器外力作用下产生的位移之比。 动态刚度太差则极易引发舵面颤振，设计中对刚度方面 的考虑不容忽视
伺服作动系统技术特性（续）：
性能特性（续）： 7)零位漂移 在温度、压力、加速度等变化的条件下零位产生的变化 量。在环境条件恢复到正常状态时零位能够恢复到原状 态。通常限制在5%左右，具体应按详细规范确定。 8)最大输出力 在额定工作状态下作动器输出的最大作用力。 设计上一定要满足飞机要求以便具有足够驱动舵面的作 用力，但不可超过限制的公差范围，避免造成损坏。
动控制面(舵面)的偏转，从而实现飞行控制系统对飞机飞
行进行控制的目的。 具备对自身工作状态检测、故障处理及状态申报等能力。
典型伺服作动系统比较：
1、机电作动器EMA
机电作动系统：通过控制电动机或电器运行直接或间接 地控制负载运动，实现目标位置伺服控制的一类系统的 总称。 机电作动系统在飞机飞控中应用，极大提升飞机的可靠 性、可维修性和灵活性，减轻飞机重量及燃油消耗。相 较于维修费用高而又易受损伤的传统类型作动系统，其 安全性能和经济性能都有较大的优势。
飞机电传操纵系统飞机电传操纵系统伺服作动系统及作动器伺服作动系统及作动器航空自动化学院201311第六章伺服作动系统及作动器第六章伺服作动系统及作动器伺服作动系统是自动飞行控制系统的执行机构它接受伺服作动系统是自动飞行控制系统的执行机构它接受飞行控制系统的控制指令驱动飞机舵面偏转进而完成对飞机的飞行姿态和轨迹的控制
数学建模中对非线性动力系统模型的认识和体会
数学建模中对非线性动力系统模型的认识和体会真实动力系统几乎总是含有各种各样的非线性因素，诸如机械系统中的间隙、干摩擦，结构系统中的材料弹塑性和黏弹性、构件大变形，控制系统中的元器件饱和特性、控制策略非线性等等。
非线性动力学理论的研究和发展已经经历了一个多世纪，在新世纪之初，为了使非线性动力学理论得到更好的发展，非常有必要回顾一下非线性动力学研究和发展的历史。
非线性动力学理论的发展大致经历了三个阶段。
第一个阶段是从1881年到1920年前后，第二阶段从20世纪20年代到70年代，第三阶段从20世纪70年代至今。
人们对于非线性系统的动力学问题的研究可以追溯到1673年Huygens对单摆大幅摆动非等时性的观察。
第一阶段的主要进展是动力系统的定性理论，其标志性成果是法国科学家Poincare从1881年到1886年期间发表的系列论文“微分方程定义的积分曲线”，俄罗斯科学家Liapunov 从1882年到1892年期间完成的博士论文“运动稳定性通论”，以及美国科学家Birkhoff在1927年出版的著作“动力系统"。
第二阶段的主要进展是提出了一系列求解非线性振动问题的定量方法，代表人物有俄罗斯科学家Krylov、Bogliubov，乌克兰科学家Mitropolsky，美国科学家Nayfeh等等。
他们系统地发展了各种摄动方法和渐近方法，解决了力学和程科学中的许多问题。
在这个阶段中抽象提炼出了若干著名的数学模型，如Duffing方程、vander Pol方程、Mathieu方程等，至今仍被人们用以研究非线性系统动力学现象的本质特征。
从20世纪60~70年代开始，原来独立发展的分岔理论汇入非线性动力学研究的主流当中，混沌现象的发现更为非线性动力学的研究注入了活力，分岔、混沌的研究成为非线性动力学理论新的研究热点。
俄罗斯科学家Arnold和美国科学家Smale等数学家和力学家相继对非线性系统的分岔理论和混沌动力学进行了奠基性和深入的研究，Lorenz和Ueda等物理学家则在实验和数值模拟中获得了重要发现。
非线性动力学系统的建模与分析
非线性动力学系统的建模与分析深入探究非线性动力学系统的建模与分析在科学研究中，许多系统都具有非线性特征，只有对这些系统进行深入的研究和建模，才能更好地了解其规律和特性。
非线性动力学系统的建模与分析，便是其中重要的一个方面。
一、非线性动力学系统的基本概念非线性动力学系统是由一个或多个非线性微分方程组成的系统，其特点在于其响应不随着输入信号呈线性变化。
这种系统一般存在着混沌现象、周期现象或者其他的非线性现象，因此其建模和分析具有很大的挑战性。
二、非线性动力学系统的建模方法1. 全局建模法全局建模法是一种直接把原系统转化为通用数学形式的建模方法，其核心是准确地描述系统的动力学状态，并且建立一个合适的数学模型以描述其动态行为。
2. 基于神经网络的建模法基于神经网络的建模法通过构建一种可以学习的算法，来从实验数据中获取非线性系统的内在结构和动态特征。
3. 非线性滤波法非线性滤波法是以基本的线性和非线性滤波器为基础来建立非线性动力学系统模型的方法。
三、非线性动力学系统的分析方法1. 稳态分析法稳态分析法主要是通过计算系统的稳定点、特征值和特征向量等指标来研究非线性系统的稳定性和性态。
2. 线性化分析法线性化分析法是将非线性系统模型线性化后，研究其内在特征，例如特征值和特征向量。
3. 数值分析法数值分析法是通过计算机模拟和数值解析方法，来研究非线性系统的动态特性和性态。
其中最为常用的方法包括Euler法和Runge-Kutta法等。
四、实例分析以一个简单的非线性动力学系统为例，假设其状态方程如下：$$\begin{cases} \dot{x}=y \\ \dot{y}=-\sin{x}-\cos{y}\end{cases}$$应用数值分析法，我们可以通过Euler法进行模拟仿真。
在t=10时，得出系统的稳定点位于(x,y)=(nπ,nπ/2)，n为整数。
此外，我们还可以通过计算特征值和特征向量等指标，来研究该系统的特性。
电动舵机伺服系统非线性辨识及补偿
电动舵机伺服系统非线性辨识及补偿肖前进;贾宏光;章家保;韩雪峰;席睿【摘要】To improve the tracking accuracy of an electromechanical actuator servo system,the methods to identify and compensate the noninearities of friction and backlash were put forward.The mathematical models based on the LuGre friction and the hysteresis backlash were established for the electromechanical actuator servo system with position loop and speed loop controllers.According to the identified nonlinearity models,the friction was compensated though a feed-forward method,and the backlash was compensated simultaneously though an inverse model as well.The experiments indicate that the maximum position tracking error of system after compensation decreases from 0.166° to 0.096°,and the maximum speed tracking error decreases from 2.723 r/min to 0.393 r/min when the given signal is sine wave with an amplitude of 1° and a frequency of 2.5 Hz.It concluds that the friction and backlash models can be accurately obtained by the proposed identification methods,and the tracking accuracy of the electromechanical actuator servo system can be improved through nonlinearity compensation on the basis of the proposed models.%为提高电动舵机伺服系统的跟踪精度,提出了辨识、测试它的摩擦和间隙非线性及对其进行补偿的方法.针对位置和速度双闭环控制的电动舵机伺服系统,建立了基于LuGre摩擦和迟滞间隙的数学模型；依据模型采用前馈补偿方法对系统中的摩擦进行补偿,同时采用逆模型方法对系统中的间隙进行补偿控制.实验显示,对于幅值为1°,频率为2.5Hz的给定正弦信号,补偿后系统的最大位置跟踪误差由原来的0.166°减小到了0.096°,最大速度跟踪误差由原来的2.723 r/min减小到了0.393 r/min.结果表明,本文提出的辨识测试方法能够精确地获得摩擦和间隙模型,基于该模型的补偿能够有效地提高电动舵机伺服系统的跟踪精度.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2013(021)008【总页数】10页(P2038-2047)【关键词】电动舵机伺服系统;非线性;LuGre摩擦;迟滞间隙;辨识及补偿【作者】肖前进;贾宏光;章家保;韩雪峰;席睿【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100039;武汉第二船舶设计研究所,湖北武汉430064;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】V421.6;TP2731 引言飞控电动舵机系统是高精度的位置跟踪伺服系统，其性能直接决定着飞行器控制的动态品质。
非线性动态系统的建模与控制
非线性动态系统的建模与控制随着科技的不断进步，非线性动态系统的研究和应用越来越广泛。
非线性动态系统是指系统的状态发展不仅受到外部输入的影响，还受到系统内部互动的影响。
它具有独特的复杂性和多样性，涉及多个学科领域，如数学、物理、工程等。
建立有效的非线性动态系统模型和控制方法一直是该领域的研究热点和难点。
一、非线性动态系统的建模非线性动态系统的建模是指将一个非线性动态系统通过数学表达式或者实验数据，转化为一个数学模型，用于描述和预测系统的行为。
非线性动态系统建模的难点在于系统本身的复杂性和不确定性。
1.系统的非线性非线性是指系统的行为不能被线性加法或者乘法规律来描述和预测。
非线性动态系统的非线性一般体现在系统内部的非线性耦合关系或者外部的非线性输入。
例如，一个摆在重力场中的单摆系统，其运动方程是一个二阶非线性微分方程，其振动频率受到摆长和重力加速度的影响。
2.系统的复杂性复杂性是指系统的行为表现出多样性、多变性、多层次性和多尺度性。
非线性动态系统的行为不仅取决于系统本身的物理性质和外部特征，还受到随机扰动、内部噪声和不确定性的影响。
例如，气象系统和金融市场都是复杂的非线性动态系统，其行为显示出多种不规则的交互作用和演化规律。
3.系统的不确定性不确定性是指系统的状态和行为不完全可知或者缺乏充分信息。
非线性动态系统的不确定性体现在测量误差、模型误差、参数误差、噪声干扰等方面。
对于这种情况，一般采用概率性建模方法来描述。
二、非线性动态系统的控制非线性动态系统的控制是指通过外部输入或者内部互动，调节系统的状态或者行为，使其按照要求达到所期望的目标。
非线性动态系统的控制策略需要针对具体的系统特征和问题进行设计和实现。
1.反馈控制反馈控制是将系统的输出信号与参考信号进行比较，通过调节输入信号，使输出信号趋近于参考信号。
反馈控制可以实现系统的稳定性和精度控制，但是对于非线性动态系统来说，反馈控制往往会面临系统的不稳定、震荡和不收敛等问题。
某型飞机电传操纵系统典型故障分析
人类 社 会 的生 产 活动 ，是 一步 又 一 步 由低 级 向 高 级 发展 。飞机 的操 纵 系统 ， 是 由低级 向高级 逐步 也
和航 向等 通道 。
行 补偿 ， 实现精确的姿态和航迹控制 ， 减轻驾驶员长 期 、 张工 作 的 负担 。 紧 到了 ２ 世纪 ６ 年代 ， Ｏ Ｏ 飞机的发展遇到了一些重 大难题 。 例如 ： 大型飞机绕性机体动弹性模态问题 ， 进 步 提高 战 斗机 机动性 能 和 战斗生存 性 问题等 。 这些 问题仅 靠 气动 力 、结 构和 动 力装 置协 调设计 技 术 ， 已 经 不 能解 决 ， 或者 要 在性 能 、 质量 、 杂性 和成 本 方 净 复 面付出巨大代价 ， 才能得到某种折衷的解决方案。 研制设计者将注意力转 向采用闭环反馈原理的 自动 控 制 技 术 ，通 过 对 一 系列 单 向技术 和 组 合技 术 的研究 、 开发和验证 ， 产生 了两个具有划时代意义的 飞 行控 制 概 念 ： 主动 控 制技 术 （ Ｃ ） 电传 飞行 控制 Ａ Ｔ和 （ Ｂ 系 统 ， 两 项新 技 术 的 出现 ， 飞机 的发展 产 Ｆ ｗ） 这 对 生 了 巨大 的影 响 。
亮， 电传计算机面板报“ 左伺服” 故障 。 首先为了验证 １ 通道电传计算机是否故障， １ 把 通道计算 机安装在 ２ 通道位置 ， 电上液压检查 故障复现 ， 以判 断 ｌ 通 所 通道计算机故障 ， 在和成 品所技术员分析后 ， 一致认 为， 可能是 １ 通道 电源组件故障 ， 造成安装在 １ 通道 位置上的计算机故障 ，更换 １ 通道计算机 和电源组 件 ， 电检 查 系统 工 作 良好 ， 液 压 检 查 ， 机 仍 然 通 上 飞 报“ 左伺服” 故障， 通道故障灯亮。 １ 分 析认 为 ， 通道 的 线路 短路 ，造成 安 装 在 １ ｌ 通 道 的计 算机 烧 坏 ， １ 道 的线 路 进 行 绝缘 测 量 （ 对 通 同 时 对故 障 的 ２台计 算 机 进行 返 厂 修 理 ）测 量 结 果 良 ， 好， 对舵机反馈传感器进行测量 ， 结果 良好。 当测 量 左平 尾 舵机 时 ，发 现 １ 道 电磁 阀线 圈 通 的电阻值偏小 （ 因无法在舵机工作情况下进行线 圈 阻值 的测量 ）同时返厂的计 算机 ， 理反馈 的信息 ， 修
数控测试用伺服进给系统非线性建模与仿真
文 章 编 号 ：０ １ ２ ５ ２ １ ） ０— ０ ５— ６ １ ０ —２ ６ （ ０ ０ １ ０ ５ ０
・控 制 与 检 测 ・
数 控 测 试 用 伺服 进 给 系ຫໍສະໝຸດ 统非 线 性 建 模 与 仿 真
陈凡 ， 大 鹏 ， 连 超 ， 擎 坤 范 张 周
ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｈ ｏ ｅ ｅ ｐ，ａ ｗ ａ ｏ ｌ・ｒ ｕ ｄ ｔ ｓ ｆｍ ｏ ｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌａ ｌ ｙ ｏ ｈ ｏ ｌｂｙ ｔ ｅ ｍ ｄ ｌｓ ｔ ｕ ｎ ｎｄ ａｎｅ ｗ ｙ ｆ ｒａｌａ ｏ ｎ ｅ ｔｏ ｔｏ ｏ ｔｏ ｂｉｔ ｆＣＮ Ｃ ｙｓ ｉ ｓ －
计 奠 定 了基 础 ， 提 出 的 检 测 方 法 为 全 面 测 试 数 控 系统 运 动 控 制 性 能提 供 了 新 途 径 。 所
关 键 词 ： 控 测 试 ； 服 进 给 系统 ； 隙 ； 擦 ； 模 数 伺 间 摩 建
中 图 分 类 号 ： Ｐ ７ ． Ｔ ２ １２ 文 献 标 识 码 ： Ａ
（ ｏｌｇ ｆ ｃ ａｒｎｃ ｇｎ ｅｉｇａ ｄ Ａｕｏ ｔ ｎ Ｃ ｌ ｅｏ ｈ ｔ ｉｓＥｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｔｍａｉ ，Ｎａｉｎ ｌ ｉｅｓ ｙ ｏ ｅｅ ｓ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｎ — ｅ Ｍｅ ｏ ｏ ｔ ａ ｖ ｒｉ ｆＤ ｆｎ ｅＴ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｃ ａ ｇ ｏ Ｕｎ ｔ
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Ａ ｂ ｔ ａｃ ：Ａ ｗ ｅ ｈｏ ａ ｉ ｅ ｏ ｈ ｅ ｔ ｏｆｍ ｏ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｂ ｌ ｙ ｏｆＣＮ Ｃ ｙｓ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉｔ ａ ｓｒ ｔ ｎｅ ｍ ｔ ｄ ｗ ｓ ｇ ｖ ｎ ｆ ｒ ｔ ｅ ｔ ｓ ｔｏ ｏ ｔ ｏｌ ｉ ｔ ａ ｉ ｓ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ｖ ｒ ｕ ｌ
非线性控制系统的建模和设计
非线性控制系统的建模和设计随着科技的不断发展和应用场景的不断扩展，控制系统在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
而非线性控制系统作为一种重要的控制方式，具有很好的应用前景。
本文将围绕着非线性控制系统的建模和设计进行探讨。
一、非线性控制系统的概述非线性控制系统是指根据非线性动力学特性进行构建和控制的系统。
在控制系统中，很多问题都是非线性问题，例如电路中充电和放电、机器人末端执行器运动等。
而非线性控制系统可以更好地解决这些问题，提高系统的控制能力和灵活性。
相比于线性控制系统，非线性控制系统具有以下几个特点：1.非线性控制系统具有较高的复杂性和不确定性；2.非线性控制系统中，各个操作变量之间的关系是复杂的、不确定的；3.非线性控制系统的系统结构较为复杂，需要进行拟合和优化；4.非线性控制系统具有自适应性能和强后扰鲁棒性。
二、非线性控制系统的建模方法1.状态空间法状态空间法是非线性控制系统中最常用的一种建模方法。
它通过描述系统状态的方程来描述系统的动态特性，并通过状态空间矩阵进行描述。
其中，系统状态方程和输出方程分别为：x(k+1)=f(x(k),u(k))y(k)=g(x(k),u(k))2.广义瑞利定理法广义瑞利定理法是非线性控制系统建模的一种常用方法。
它可以对非线性控制系统进行分析和控制，同时还可以为控制系统的仿真和优化提供依据。
其基本思想是利用非线性函数的级数展开式对系统进行分解，然后利用广义瑞利定理将系统的非线性部分进行处理。
3.分段线性化法分段线性化法是一种把非线性系统分解为几个线性片段然后进行线性控制的方法，常用于一些实际控制中存在较大非线性特征的系统。
具体来说，该方法需要将非线性函数进行分段线性化，然后在每一个线性片段上设计控制器。
三、非线性控制系统的设计方法1.基于反馈线性化的控制设计方法反馈线性化是一种常用的控制设计方法，它可将非线性控制系统通过反馈线性化法转化为一类特殊的线性系统，在此基础上实现良好的控制效果。
运输类飞机电传飞控系统终极备份方法分析
运输类飞机电传飞控系统终极备份方法分析2海军装备部陕西省汉中市 723000摘要：为解决运输类飞机电传飞控系统终极备份方法设计环节存在的安全性、可靠性不足问题，规避由此引发的响应滞后、共模故障隐患，保障电传飞控系统的平稳、高效运行，文章进行了深入、系统研究。
先简要阐述运输类飞机电传飞控系统终极备份方法研发必要性，然后梳理运输类飞机电传飞控系统终极备份方法应用现状，深入对比较为典型的波音系列机型、空客 A380机型终极备份方案异同点。
在此基础上设计开展仿真试验，结果发现俯仰+滚转、俯仰+偏航的备份设计思路能够满足可操纵需求，但在具体的实现效果上又存在一定差异。
实践中要结合飞机电传飞控系统运行设计特征进行分析，灵活选择机械备份方式或电气备份方式，灵活设定电传飞控系统终极备份目标，处理好安全性、复杂性之间的关系，同时采取一定的共模故障防范措施，确保飞机电传飞控系统运行效率的提升。
关键词：运输类飞机；电传飞控系统；终极备份方法引言：运输类飞机是我国航空航天运输事业的重要依托和载体工具，其设计安全性、运行稳定性直接影响着运输事业的发展前景。
近年来我国运输类飞机产业崛起迅速，以电传飞控系统为代表的各种新技术、新装置被应用到飞机设计中来，促进了运输类飞机性能的完善。
但从现有发展状况看，很多运输类飞机电传飞控系统采用的终极备份方法还存在诸多不足之处，紧急状态下很难保证可操纵性和安全性，亟需通过深入系统分析进行优化完善。
1运输类飞机电传飞控系统终极备份研发必要性电传飞控系统是现代飞机产业持续发展的产物，在大型运输类飞机中尤为常见，其中集成配备了驾驶员操纵机构、主飞行控制计算机，以及各类作动器控制电子单元、飞行控制传感器等，具有精密性、先进性的显著特征。
现阶段我国飞机行业设计制造标准不断完善，行业内部对飞机安全性能也提出了更高要求，在“运输类飞机适航标准”中，更是明确强调了飞机失效问题。
提出飞机系统设计时，要最大限度降低灾难性失效风险，确保其“极不可能发生”，且绝不能够由单点失效引发。
飞行器非线性动力学建模及稳定性分析
飞行器非线性动力学建模及稳定性分析随着科技的不断发展，飞行器在现代社会中日益重要。
为了确保飞行器的安全性和稳定性，对其动力学建模及稳定性分析显得非常关键。
本文将探讨飞行器非线性动力学建模的基本原理，并对稳定性分析方法进行讨论。
首先，我们需要了解什么是非线性动力学建模。
简单来说，非线性动力学建模是指用数学方程描述物体或系统动力学行为的过程。
飞行器作为一个复杂的系统，其运动状态受到多种因素的影响，如气动力、惯性力、重力等。
因此，我们需要确定这些影响因素对飞行器运动的贡献，并将其表达为数学方程。
建模的首要任务是确定飞行器的运动方程。
通常情况下，我们可以使用牛顿力学或拉格朗日力学来描述飞行器的运动。
根据飞行器的类型和应用，我们可以选择合适的方法进行建模。
值得注意的是，在非线性动力学建模中，我们必须考虑到系统非线性效应和耦合效应，以准确地描述飞行器的运动。
在完成动力学建模后，我们需要对飞行器的稳定性进行分析。
稳定性分析是判断飞行器运动状态是否稳定的重要方法。
对于非线性系统，传统的线性稳定性方法可能不再适用，我们需要采用非线性稳定性分析方法。
一种常用的非线性稳定性分析方法是利用李雅普诺夫稳定性理论。
该理论通过计算系统状态的李雅普诺夫指数来判断系统的稳定性。
当所有的李雅普诺夫指数都是负数时，飞行器处于稳定状态；而存在正的李雅普诺夫指数则表示系统处于不稳定状态。
我们可以通过数值计算方法来获得系统的李雅普诺夫指数。
除了李雅普诺夫稳定性理论外，还有其他的非线性稳定性分析方法可供选择，如拓扑稳定性理论、哈密尔顿系统稳定性理论等。
这些方法在某些特定的问题领域中具有重要的应用，可以帮助我们更好地理解飞行器的动力学行为。
在进行飞行器非线性动力学建模及稳定性分析时，需要考虑到系统参数、初始条件以及外界扰动等因素的不确定性。
通常情况下，我们可以通过参数估计和不确定性分析的方法来处理这些不确定性，提高模型的可靠性和精确性。
总之，飞行器非线性动力学建模及稳定性分析是确保飞行器安全控制和稳定运行的关键步骤。
飞机电静液作动器滑模-PID控制器设计
飞机电静液作动器滑模-PID控制器设计洪辉;高斌;李晶【摘要】在多电飞机应用环境中,由于电静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,以下简称EHA)系统本身的强非线性与承载交变动载荷的不确定性,简单PID控制无法达到理想控制效果.提出了滑模-PID复合控制,电机电流环和转速环构成控制系统内环,以PI控制器实现电机调速;作动筒位置环为外环,以滑模控制提升系统的快速性和鲁棒性.建立了EHA数学模型,并设计了滑模控制器结构.仿真结果表明,滑模-PID复合控制方法能有效地消除超调和减小跟随误差,实现对EHA位置的精确控制.【期刊名称】《民用飞机设计与研究》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P42-46)【关键词】电静液作动器;多电飞机;滑模控制;PID控制【作者】洪辉;高斌;李晶【作者单位】同济大学,上海201800;上海飞机设计研究院,上海201210;同济大学,上海201800【正文语种】中文【中图分类】TH1370 引言电静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator，以下简称EHA)是一种功率电传作动器，其优势在于能源系统和液压用户被集成在一起，减少了管道，提高了能量效率和飞机的生存能力[1-2]。
目前，EHA已开始应用于A380飞控系统。
随着多电飞机的发展，EHA将在机载系统中发挥更重要的作用[3]。
EHA主要有三种形式：变速电机驱动定量泵(Variable Motor Fixed Pump，以下简称VMFP)；恒速电机驱动变量泵(Fixed Motor Variable Pump)；变速电机驱动变量泵(Variable Motor Variable Pump)[4]。
其中，VMFP-EHA由于其结构简单和高效率而得到较多应用。
飞机EHA系统具有复杂的非线性，且在飞控系统中直接承受不确定性的交变载荷[5-6]。
因此，采用简单的PID控制无法达到理想的控制效果。
非线性系统的建模与控制
非线性系统的建模与控制第一章介绍非线性系统在现实生活中随处可见，比如飞机的控制、机器人的运动以及化学反应中的动态行为等。
与线性系统不同，非线性系统的数学模型十分复杂，往往需要使用高级数学工具才能有效解决。
本文将介绍非线性系统的建模方法与控制技术。
第二章非线性系统的建模方法在建立非线性系统的数学模型时，一般采用以下两种方法：1. 基于物理理论的建模方法这种方法首先考虑所研究对象的物理过程，利用物理学的原理，以物理量为基础建立非线性系统模型，例如运动控制中的质点运动、汽车运动、机器人的运动等。
2. 基于数据的建模方法这种方法是通过实验采集数据，然后利用统计学的方法建立非线性系统模型。
这种方法的优点是适用范围广，但缺点是它只能用于已有数据的情况下进行建模。
在非线性系统的建模中，关键是确定出系统的状态方程。
通常根据实际系统采用不同的建模方法，分别对系统做出描述。
例如常见的非线性系统模型有Lorenz模型、Van der Pol模型等。
第三章非线性系统的控制技术目前，针对非线性系统的控制技术主要有以下几种：1. PID控制PID控制是一种比较常见的控制方法，它基于比例、积分、微分三个控制量，通过对误差信号的调整来控制系统的稳定性。
对于非线性系统，PID控制的优点在于简单易懂易操作，但是其控制效果不如其他方法显著。
2. 模糊控制模糊控制是一种应用模糊数学的方法，它允许输出的值不是精确的数字，而是一些用模糊数学表示的不确定的值。
模糊控制在非线性系统中应用广泛，其优点在于可以更好地支持系统不确定性，同时也具有很好的适应性和健壮性。
3. 自适应控制自适应控制是一种基于系统自身的反馈机制进行调节的控制方法。
它的原理是通过调节控制器的参数，使得系统的输出恰好等于期望值。
自适应控制适用于非线性系统，但是其控制策略往往比较复杂。
第四章非线性系统的应用在现代工程技术中，非线性系统已经很广泛地应用到了各个方面。
以下只列举一些常见的非线性系统应用：1. 控制工程中，常见的非线性系统应用包括机器人运动控制、飞行器自稳定控制、柔性梁振动控制等。
非线性系统模型预测控制算法研究
非线性系统模型预测控制算法研究随着现代科技的飞速发展，越来越多的自动化、智能化设备出现在人们的生产、生活中。
这些设备需要跑出高效、精准的控制算法来实现它们的目标。
与此同时，非线性系统的广泛存在也使得传统的线性控制算法难以满足实际需求。
这时非线性系统模型预测控制算法便应运而生。
一、什么是非线性系统模型预测控制算法非线性系统模型预测控制算法是一种通过建立非线性系统的数学模型，预测系统响应并实现控制的方法。
它利用历史数据和对未来的预测来优化控制输出，以达到最优化的效果。
该算法本质上是一种优化算法，以最小化预测误差为目标，以提高系统性能为核心。
二、非线性系统模型预测控制算法的基本思想非线性系统模型预测控制算法的基本思想可以归纳为以下几点：1. 建立非线性系统的预测模型非线性系统的预测模型一般采用动态状态空间模型或非线性回归模型。
这个预测模型将历史数据建模，并通过对未来的预测获得最优化控制输出。
2. 进行优化控制基于预测模型，通过对未来的预测和历史数据的分析，来计算出最优控制输出。
为了使算法实现简单稳定，通常只考虑最小化预测误差，忽略约束条件等其他因素。
3. 控制器实施通过实施优化控制结果，将其转化为机器控制信号。
这种控制方法具有较高的实时性和适应性，并且可以适用于复杂的非线性系统。
三、非线性系统模型预测控制算法的研究内容非线性系统模型预测控制算法的研究内容通常包含以下几个方面：1. 建模方法的研究非线性系统的建模是非线性系统模型预测控制算法的关键，选取合适的建模方法可以提高算法的精度和实用性。
目前建模方法主要有基于ARMAX模型的方法、基于神经网络的方法和基于时滞的方法等。
2. 优化方法的研究优化方法是非线性系统模型预测控制算法的另一个关键，不同的优化方法可以影响算法的收敛速度和稳定性。
目前主流的优化方法有非线性规划方法、模型预测控制方法和演化算法等。
3. 实时性和执行效率的研究非线性系统模型预测控制算法需要具有较高的实时性和执行效率，才能适应复杂的实际场景。
超机动飞机非线性建模仿真与操纵特性分析
文章 编 号 ：０ ６—９４ （０ ０ ０ ０ １ １０ ３８ ２ １ ） ８— ０ ８—０ ４
计
算
机
仿
真
２１年８ ０ ０ 月
超 机 动 飞 机 非 线 性 建 模 仿 真 与 操 纵 特 性 分 析
谢 蓉， 王新 民 ， 李 俨
（ 西北工业大学 自动化学院， 陕西 西安 ７ ０ ７ ） １０ ２ 摘要 ： 研究建立较为准确的超机动 飞机非线性模 型， 对新型战斗机的研发 具有重要意义 。在分析超机 动飞机非线性特性的 基础上 ， 建立 了带推力矢量的超机动飞机非线性 动态模型 ， 着重分 析了气动力 、 气动力矩以及发动机的建模过程 。为改善系 统的动态特性 ， 采用动态逆结合 ＰＤ的方法设计 了超机动飞机在大迎角机动下 的控制律 ， 进行了“ Ｉ 并 眼睛蛇” 机动仿真。根 据“ 眼镜蛇 ” 机动的仿 真结果 ， 分析了超机动飞机在大迎角飞行 时操纵特性 ， 证明了所建立模型的合理性 与有效性。
ｓｎ ｓｅ ｈ ｔ ａ ｌ ｎ ｙ ｅ ．Ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｍｅｈ ｄ ｏ ｏ ｉｉ ｇ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｅｓｏ ｏ ｔ ｌｗ ｔ Ｉ ｏ ｔｏ ｓ ｐ ｏ ａ ｅ ｉ ｍｐ ａｉ ｌ ａ ａ ｚ ｄ ｃ ｙ ｌ ｈ ｏ ｔ ｔｏ ｆｃ ｍｂ ｎ ｎ ｙ ａ ｃ ｉ ｖ ｒ ｉｎ ｃ ｎｒ ｈ Ｐ Ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｒ－ ｏ ｏ ｉ ｏ ｅ ｏ ｕ ｅ ｐ ｓ ｄ ｆ ｒｓ ｐ ｒ—ｍａ ｕ ｅ ａ ｌ ｉｈ ，ａ ｄ ｔ ｅ“ ｏ ｒ ” ｍａ ｅ ｖ ｒｉ ｉ ｌｔｄ ｎ ｖ ｒ ｂ ｅ ｆ ｇ ｔ ｎ ｈ ｌ Ｃ ｂａ ｎ ｕ ｅ ｓｓｍｕ ａｅ ．Ａｃ ｏ ｄｎ ｏ ｔ ｅ ｓ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ， ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｉ ａ ｉ ｅ ｕｔ ｍｕ ｏ ｓ ｔｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｓｏ ｅ ｓ ｐ ｒ—ｍａ ｅ ｖ ｒ ｂ ｅ ｆ ｇ ｔ ｎ ｅ ｅｃ ｎ ｉ ｏ ｆ ｉｈ ａ ｇｅ ｏ ｔ ｃ ｒ ａｙ ｅ ， ｈ ｏ ｔ ａａ ｔｒ ｔ ｆ ｕ ｅ ｏｃ ｉ ｃ ｈ ｔ ｎ ｕ ｅａ ｌ ｉｈ ｄ ｒｔ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｇ ｎ ｌ ｆ ｔ ｋ ａ ｅａ ｌ ｚ ｄ ｌ ｕ ｈ ｉ ｈ ａａ ｎ
非线性动力学系统的建模与分析
非线性动力学系统的建模与分析非线性动力学系统是一种具有丰富行为和复杂性的系统，其建模和分析一直是科学研究的重要课题。
本文将探讨非线性动力学系统的建模与分析方法，并介绍一些经典的非线性动力学系统模型。
一、引言非线性动力学系统是研究系统中非线性现象的重要工具。
线性系统假设系统的响应是线性的，即输入和输出之间存在线性关系。
而非线性系统则假设系统的响应不一定是线性的，可能存在非线性关系。
非线性系统的动力学特性更加复杂，可能出现混沌现象、周期解、吸引子等。
二、非线性动力学系统的建模在建模非线性动力学系统时，需要考虑系统的结构、参数和初始条件等因素。
一般来说，建模过程可以分为以下几个步骤。
1. 确定系统的结构首先需要确定系统的结构，即系统中各个元素之间的关系。
这可以通过物理、经济或生物等领域的知识来确定。
例如，一个机械振动系统可以由弹簧和阻尼器等元素构成。
2. 列写系统方程根据系统的结构，可以列写系统的方程。
对于非线性系统，一般是一组非线性方程。
方程的形式可以是微分方程或差分方程，取决于系统的连续性或离散性。
3. 确定系统的参数方程中通常包含一些参数，这些参数可以通过实验或观测来确定。
确定参数的过程可能涉及参数辨识等技术。
4. 确定系统的初始条件系统的初始条件也需要确定，这决定了系统在初始时刻的状态。
初始条件可以是系统状态的初值或初始时刻的外部输入。
三、非线性动力学系统的分析方法一旦建立了非线性动力学系统的模型，就可以利用一些分析方法来研究系统的动力学行为。
以下是几种常用的分析方法。
1. 线性化方法线性化方法是一种简化非线性系统分析的方法。
它假设系统在某一点附近是近似线性的，以线性系统的理论和方法来研究非线性系统。
线性化方法可以通过雅可比矩阵来实现，即计算非线性系统在某一点的雅可比矩阵，然后对其进行特征分析。
2. 群论方法群论方法是一种研究对称性和守恒定律的方法。
非线性系统中存在的对称性和守恒定律可以通过群论的方法来分析。
基于机器学习的非线性动力学系统建模与仿真研究
基于机器学习的非线性动力学系统建模与仿真研究机器学习已经成为了当今科技领域的热门研究方向之一，它的应用范围越来越广泛。
而在非线性动力学系统的建模与仿真方面，机器学习也取得了一些令人瞩目的成果。
本文将介绍基于机器学习的非线性动力学系统建模与仿真的研究进展，并探讨其应用前景。
非线性动力学系统是指在物理、生物、经济等领域中，系统行为不符合线性规律的系统。
这些系统具有复杂的非线性关系，难以通过传统的建模方法进行描述。
机器学习作为一种数据驱动的方法，在非线性动力学系统的建模与仿真中展现出了强大的能力。
首先，基于机器学习的非线性动力学系统建模方法主要包括监督学习和无监督学习两种。
监督学习通过训练数据集，建立输入和输出之间的映射关系，从而预测出未知系统的行为。
无监督学习则从数据集中发现隐藏的结构和模式，为非线性动力学系统的建模提供新的视角。
监督学习方法中，常用的算法包括支持向量机（SVM）、神经网络和决策树等。
这些算法通过学习历史数据集中的模式，能够较好地预测出未知系统的行为。
例如，在气候系统中，可以通过监督学习方法建立温度与气候变化之间的关系模型，从而预测出未来的气候趋势。
此外，监督学习方法还能够应用于金融市场的预测、生物医学领域的疾病诊断等多个领域。
无监督学习方法中，主要采用的算法有聚类分析、降维和深度学习等。
聚类分析能够将数据集中的样本划分为若干个不同的类别，为非线性动力学系统的建模提供分类依据。
降维方法则通过降低数据维度，去除冗余信息，提取出最具代表性的特征，从而更好地描述非线性系统的特性。
深度学习是一种通过模拟人脑神经网络进行学习的方法，它在非线性动力学系统建模中表现出了强大的表达能力和泛化能力。
其次，基于机器学习的非线性动力学系统仿真是指利用机器学习方法构建的非线性系统模型，通过模拟系统的行为，观察系统的动态特性。
仿真可以帮助我们更好地理解非线性动力学系统的行为规律，并为后续的系统控制与优化提供指导。
飞行器非线性动力学建模与控制技术研究
飞行器非线性动力学建模与控制技术研究随着航空航天技术的飞速发展，飞行器在现代社会中扮演着重要的角色。
而要保证飞行器的安全性、稳定性以及高效性，非线性动力学建模与控制技术成为关键。
该技术研究如何准确描述飞行器的非线性动力学模型，并通过控制方法实现对其运动的精确控制。
一、非线性动力学建模对飞行器的非线性动力学进行准确建模是飞行器控制的基础工作。
飞行器的运动包括自旋、滚转、俯仰、焦点轴偏转等多个自由度的复杂非线性系统，因此准确建模飞行器的动力学是一项具有挑战性的任务。
在非线性动力学建模方面，常常使用的方法是基于物理原理的建模与基于数据的系统辨识方法。
基于物理原理的方法是通过对飞行器的物理特性进行分析和建模，其中包括大气动力学、飞行力学和液压传动等。
基于数据的系统辨识方法是通过实验数据的分析与处理，利用数学模型来近似描述飞行器的动力学特性。
二、控制技术研究在飞行器非线性动力学建模的基础上，控制技术的研究是为了实现对飞行器运动的精确控制。
针对飞行器的非线性特性，需要选取适当的控制方法来解决控制问题，其中包括自适应控制、模糊控制和鲁棒控制等。
1. 自适应控制自适应控制是一种通过自动调整控制器参数来适应飞行器运动变化的控制方法。
在飞行器非线性动力学建模中，往往无法准确地获得系统动力学特性的模型。
因此，通过自适应控制方法，可以通过实时测量或者其他手段对飞行器的动力学模型参数进行估计，并根据参数估计结果来自适应地调整控制器参数，实现对飞行器运动的控制。
2. 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，其核心思想是将飞行器的运动状态和控制输入进行模糊化处理，利用模糊规则来实现对飞行器的控制。
模糊控制方法具有较强的非线性建模能力和适应性，可以有效地处理飞行器非线性动力学问题。
3. 鲁棒控制鲁棒控制是一种设计能够在不确定情况下保持控制系统稳定性和鲁棒性的控制方法。
在飞行器控制中，由于风速、飞行高度和气象条件等因素的不确定性，控制系统可能会受到扰动和干扰的影响。
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电传 飞机 伺 服作 动 系 统 一般 由作 动器 和传 动 机
构 组成 ， 型 的伺 服作 动 系统组 成如 图 １ 示 。由于 典 所 液 压 系统 具 有 响应 快 等特 点 ，飞 机伺 服 作 动器 通 常
都 采 用 阀控 液压 缸 式 的作 动 器 ，图 ２是 目前应 用 最
理 仿 真 环境 进 行 地 面模 拟试 验 来 获得 。半 物 理仿 真
１ 伺 服 作 动 系统 非 线 性 建 模
１１ 电传飞 机伺 服作 动 系统组 成 ．
作 动 器是 一 个 复杂 的非线 性 系 统 ， 特 性在 空 载 、 其 满 载 或 不 同 的工 作行 程 点都 呈 现 出不 同 的特 性 。在 传
统 的飞 机设 计 流 程 中 ，这些 特 性往 往 通 过 建立 半 物
３ Ｄ ）Ｄ Ｖ阀与 作 动筒 之 间 的管路 足 够 短 。 阀 内 将
图 ３ 流 量 增 益 曲线
容 腔与 作 动筒 容腔 视 为一 体 ，忽 略 由管 路 特 性带 来
的对 系统 动态特 性 的影 响 ： ４ Ｄ Ｖ 阀的力矩 马达 是一个 理 想 的惯 性环 节 ； ） Ｄ
５ ）作动 筒活塞 的粘性 阻尼 力很 小 ，负 载力 中可
反 映 伺服 作动 系统 非线 性 的仿真 模 型 ， 在 飞控 系统
直接 驱动 阀式伺 服作 动器 是典 型 的阀控缸 伺服
基 金 项 目 ： 空 科 学 基金 资助 项 目 （ ０ ９ Ｃ６ ０１ 航 ２ ０ Ｚ ６ ５）
￣
ｌ ２ １ ． ０． Ｊ ３ ｔ ０ １Ｎ ３ ３
图 １ 伺 服 作 动 系 统 组成
误差 ， 降低 系统 的 精度 ； 动 态性 能 的影 响 则是 造 成 对
系统 低速运 动 的不平 滑 。
１３ 伺服 系统 非线性 建模 ． １ ． 传 动机 构非 线性建模 ．１ ３
在 实 际的传 动 机构 中 ，问 隙与摩 擦 的作用 往 往
尤 其 是 加载 系 统 ， 目前 国 内还 没有 较 好 的生 产 厂 家 ，
根 据 电传 飞 机伺 服 作 动 系统 的组 成 特 点 ，其 非
线 性 特性 主要表 现 在 作动 器 的非 线性 以及 传动 机 构 的非 线性 。
往 往 都从 其它 国家 进 口， 费 巨大 。如 果 能建立 真实 花
传 动 机构 的 非线 性表 现 在 机构 的传 动 间 隙和 摩 擦 等 。间隙对系统性 能 的主要影 响有两方 面翻 一是 增 ：
大 了系统 的稳 态 误差 ， 降低 了控制 精度 ． 这相 当于 死 区 的影 响 ： 是 使 系统过 渡 过程 的振荡 加 剧 ， 至 使 二 甚
系统 变为不稳 定 ， 间隙过 大 ， 蓄能过 多 ， 会造 成 系统 将 自振 。摩擦 对 系统 性 能 的主要 影 响ｌ 静态 方 面看 ， ３ Ｊ 从 相 当于 在执 行机 构 中引入 死 区 。会 增 大 系 统 的稳 态
Ｎｏ ｎ－Ｌｉ ａ ｉｙ Ｍ ｏ ｌｎ ｆ Ｓ ｒ ｏ ｎｅ ｒ ｔ ｄｅｉ ｇ ｏ ｅ ｖ －Ａｃ ｕａ ｉ ｇ Ｓ ｓ ｅ ｎ Ｆｌ －Ｂｙ ｔ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｙ －Ｗ ｉｅ Ａｉ ｃ ａ ｔ ｒ ｒ ｒ ｆ
Ｌａ ｇＱｏ ｇｕ ｉｎ ｉ ｈ ａ ｎ （ ｏ ｇｕＡ ｉｔ ｎＩｄｓ ｙＧ ｏｐ Ｎ ｎｈ ｎ ３ ０４ Ｈ ｎ ｄ ｖａ ｏ ｕｔ ｒｕ ， ａ ｅａｇ３ ０ ２ ） ｉ ｎ ｒ
●专题研 究
电传飞 机伺服作 动 系统非线性建模
梁 琼 花
（ 洪都航 空工 业集 团， 昌 ３ ０ ２ ） 南 ３ ０ ４
摘 要 ： 电传 飞机 伺 服 作 动 系统 各 组 成 部 分 的 非 线 性 及 其对 系 统 性 能 的 影 响 进 行 了 分 析 、 究 ， 对 研 以 尾 伺 服作 动 系 统 为 例 ， 立 了伺 服 作 动 系 统 的非 线 性 模 型 ， Ｍａ ａ 建 在 ｔ ｂ的 Ｓｍ ｌ ｋ中进 行 仿 真分 析并 ｌ ｉ ｕｉ ｎ 际响 应 曲线 进 行 对 比 ， 明 了该 模 型 的准 确 性 ， 证 为伺 服 系统 非 线 性 模 型 的建 立 提 供 了 一套 切 实 可 靠 的 方 法 。 关 键 词 ：颤 振 ； 服 系 统 非 线 性 ； 真 伺 仿
其 真 实 特性 往 往成 为 影 响稳 定 储备 等 控 制 律设 计 的 重 要 指 标 ，其 刚 度特 性 也是 影 响 飞机 颤 振 特性 的重
要 因素 。而 作 为伺 服 作 动 系统 主要 组 成 部 分 的液 压
仿真 分 析 以及 颤 振特 性分 析 中引入 该 模型 ，进 行 联 合 仿 真 分析 。 据 此进 行优 化 设计 ， 大大 节省 研 制 并 将 费用 和研制 周期 。
是交 联 在一 起 ，不 同的摩 擦力 状 态往 往 使 得 问 隙 的
表 现并 不是 理 想 的 间隙特 征状 态 ．而表 现 出一 种 复
图 ２ 作 动 器 原 理 图
合 的非 线 性特 性 ， 模 时无 法精 确建 模 。另外 ， 建 上述
分 析 可知 ，间隙 对 系统性 能 的影 响一 方 面相 当于死 区 的影 响 ， 一方 面会使 系 统过 渡过 程 的振荡 加 剧 ， 另 甚 至使 系统 变为 不稳 定 。 实 际情 况是 ， 服 作 动 系 而 伺 统 并 未 因此 而 出现不 稳 定现 象 ，为 了避 免 由于 模 型 原 因引 起 的发散 ， 而非 真实 的不稳 定 现象 ， 传动 机 构 建模 时 ， 除了真 实 反 映其传 动 的 比例关 系外 ， 于 间 对 隙 和摩 擦特 性 的影 响 ，本 文仅 考 虑用 一 个 死 区特 性 来模 拟 。
Ｑ１
Ｗ ／ ｐ 一 ） ｘ ，（ ２ ／
（） １
３ ｌ 练 机 ２ １ ・ 。＿ ４ 教 。 １Ｎ ３
环境 （ 也就 是 通 常所 说 的铁 鸟 台 ） 除 飞控 系 统实 物 外 ， 还包 括 模 拟 飞机 结构 的 台架 、 载 系统 以及相 关 加
为广泛 的直接 驱动 阀式伺 服作 动器 原理 图 。
１ 伺 服系统非线性 特性及 其对 系统性能 的影响分析 ＿ ２
的测 试 设备 等 。该环 境 的建 设 耗 费资 金 多 ， 期 长 ， 周
１ ． 作 动 器 建 模 ．２ ３
作动器 ． 这是 一个 复 杂 的非线 性 系 统 ， 对 其 进行 深 要 入 的研 究 ，就必 须依 据 其非 线性 的特性 进 行 较 为精
确 的非线 性 建模 ，该 系 统 中 比较典 型 的非 线 性 环节 包 括 Ｄ Ｖ 阀流量 增 益 的非 线 性 圆 图 ３ ， Ｄ 阀 阀 Ｄ （ ）Ｄ Ｖ 芯 与作 动筒 活 塞 的摩擦 非 线性 ， 以及 Ｄ Ｖ 阀正 开 口 Ｄ 与 负 开 口时 系 统 产 生不 同 负载 压 力 的分 段 非 线 性圜
ｍ ．
ｗｏｒ ｓ ｌ ｔｅ ｎ ；Ｎｏ ｄ ：Ｆ ｕ ｔｒ ｇ ｉ ｎ－Ｌｉｅ ｒｔ ｆＳｅ ｖ ｙ ｔ ｍ ；Ｓｍ ｕ ａｉ ｎ ｎ ａ ｙ ｏ ｒ ｏ Ｓ ｓｅ ｉ ｉ ｌ ｔｏ
＿ ｌ
０ 引 言
在飞 机研 制过 程 中 ，尤 其 是 电传 操 纵 飞 机研 制 时， 伺服 作 动 系统 作 为 电传 操 纵 系统 的关 键 子 系 统 ，
（ ４。 图 ）
为 了 消除无 关 因 素干 扰 ，便 于 对 系统 进 行更 有
针对 性 的研究 ， 作如 下建 模假设 ：
１ ）系统 的供 油压 力保 持恒 定 ，忽 略液 压泵 的流
量脉 动对 系统 动态特 性 的影 响 ：
２ ）油液 温度保 持不 变 ， 因此 其 密度 、 弹性 模量 等 温度 敏感 参数保 持 不变 ：