飞机双自由度动态风洞试验自动控制技术研究

摘要

现代先进战斗机飞行包线不断向大迎角区推进，飞行中经常经历过失速机动、大速率不可控运动等具有高度动态特性的运动。获得准确的非线性、非定常气动力特性对于飞机飞行性能研究和飞行控制系统设计非常重要。为解决非定常气动力特性问题，人们发展风洞动态试验技术，战斗机在进行实际飞行前，需要进行大量不同种类的风洞试验，动态试验是风洞试验中不可或缺的一项。 本文对滚转振荡、俯仰/偏航振荡双自由度振荡试验设备的控制技术进行了系统的研究，从总体方案设计、硬件设计、软件设计、系统调试、应用验证等，形成了具有国内领先先进水平的飞行器双自由度动态试验技术。本控制系统采用俯仰/偏航液压驱动、滚转轴电机驱动相结合的方案，克服全电机驱动间隙过大、全液压驱动负载过大的难题，实现高精度单轴振荡、俯仰/滚转耦合振荡、偏航/滚转耦合振荡和机动历程模拟；硬件上采用油源、伺服阀、伦茨电机、编码器、贝加莱控制器相结合的方案，确保整体系统的精度和可靠性；软件上采用贝加莱结构化编程语言，结合液压库，形成从设置、运动、停止、限位、报警、反馈等全面的功能，在PID控制方式基础上，采用按输入补偿的前馈控制方式减轻反馈控制负担，采用缓起缓停控制策略抑制参数变化对系统的影响，减少系统冲击，确保系统稳定性，增加系统鲁棒性，提高了液压运动控制精度；在软硬件开发的基础上，对单自由度、耦合运动进行了静态功能、动态精度、控制优化等调试，并利用标准模型通过风洞试验进行了控制系统应用验证，重复性精度达到先进指标，试验结果表明该系统功能完善、运行可靠、测试精度高，能够满足预定的设计指标。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 论文研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容

第2章 双自由度动态试验设备测控系统总体方案设计

2.1 双自由度动态试验设备总体方案设计

2.2 机械系统方案设计

2.3 控制系统方案设计

2.4 本章小结

第3章 控制系统硬件详细设计

3.1 俯仰/偏航轴控制子系统硬件设计

3.2 滚转轴控制子系统硬件设计

3.3 控制器子系统设计

3.4 辅助信号子系统硬件设计

3.5 本章小结

第4章 控制系统软件详细设计

4.1 控制系统软件功能设计与流程图

4.2 俯仰/偏航轴控制模块设计与编程

4.3 滚转轴控制模块设计与编程

4.4 耦合运动模块设计与编程

4.6 采集触发信号产生模块设计与编程

4.7 本章小结

第5章 控制系统调试与风洞试验验证

5.1 俯仰/偏航轴调试

5.2 滚转轴调试

5.3 两轴联合调试

5.4 采集触发辅助信号系统调试

5.5 风洞试验验证

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

个人简历