[發明專利]用于結構試驗系統的多信號反饋加載解耦方法和裝置

有效

• 申請號: 201710191757.7
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN107097975B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 尚耀星;趙一飛;焦宗夏;張小書
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64F5/60
• 分類號: B64F5/60
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 管瑩;李偉波

本發明提供了一種用于結構試驗系統的多信號反饋加載解耦方法，包括：將來自所述結構試驗系統的多個加載通道的各個加載通道控制信號和各個加載通道輸出載荷信號進行線性組合以獲得各個加載通道解耦補償信號，用于補償各個加載通道控制信號。本發明還提供了一種用于結構試驗系統的多信號反饋加載解耦裝置。

技術領域

本發明涉及一種用于結構試驗系統的多信號反饋加載解耦方法和裝置。

背景技術

結構試驗系統指的是通過遍布例如飛行器的機體的加載點對機體結構物理地施加交變載荷，以觀測機體結構性能參數，從而對例如飛行器的機體結構的承載能力、疲勞壽命等做出正確評估的測試系統。由于結構試驗系統的多個加載通道同時對一個承載對象施加不同載荷，加載通道間會產生耦合干擾。

實際上，結構試驗系統通道間相互耦合干擾是存在外界干擾的力閉環問題，目前已有如何提高力閉環系統的控制精度的現有技術。例如，圖1示出了現有的一種負載模擬器，其是典型的單通道力(矩)閉環控制系統。如圖1所示，位置伺服系統利用角度傳感器101的采樣信號θ_a進行位置閉環控制；力加載系統利用力矩傳感器102的反饋信號T進行力矩閉環控制。其中，u_a為位置通道的控制信號，θ_r，θ_a分別為位置通道的位置指令和角度采樣，u_L為力通道的控制信號，T_r，T分別為力矩指令與力矩采樣。

對于該力(矩)閉環控制系統來說，位置系統的運動作為強干擾嚴重影響加載系統的力控制精度。在工程應用中，經常采用速度同步方法來消除位置通道的干擾。

具體地，通過計算加載系統的數學模型，可以得到加載系統的輸出力矩傳遞函數為：

其中G_i(s)(i＝1，2，3)為計算過程傳遞函數，S為拉普拉斯算子。上式中帶sθ_a項即為位置伺服系統運動帶來的干擾，其使力加載系統控制精度降低。傳統的速度同步算法提出使用位置伺服通道控制信號u_a和加載通道力矩反饋信號T作為力加載系統的補償信號。

具體地，圖2示出了現有的單通道力(矩)閉環控制系統的速度同步補償方法。其中，力加載通道的補償信號表達式為

其中，G_ai(s)(i＝1，2，3)為相關計算傳遞函數，G_com1，G_com2為補償傳遞函數。

在現有的負載模擬器系統中，將位置伺服通道控制信號和負載力信號經過適當的處理后對力加載通道進行補償，可以在一定程度上消除位置伺服通道運動干擾對力加載通道控制精度的影響。

然而，現有的速度同步方法僅適用于單個力加載通道的負載模擬器系統，其可以消除位置伺服通道的運動影響，即運動干擾，但無法消除力加載系統力干擾影響。

因此，需要能夠應用于具有多個加載通道的結構試驗系統的加載解耦方法和裝置。

發明內容

鑒于以上問題，本發明提供了一種多信號反饋解耦方法及裝置，其能夠應用于具有多個加載通道的結構試驗系統，并且能夠解決多個加載通道間由于加載力相互耦合造成的控制精度下降的問題。

根據本發明的一方面，提供了一種用于結構試驗系統的多信號反饋加載解耦方法，包括：

將來自所述結構試驗系統的多個加載通道的各個加載通道控制信號和各個加載通道輸出載荷信號進行線性組合以獲得各個加載通道解耦補償信號，用于補償各個加載通道控制信號。

根據實施例，本發明的用于結構試驗系統的多信號反饋加載解耦方法，還包括：