[发明专利]一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法

说明书

本发明公开一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，属于低速风洞试验领域，采用虚轴规划实轴跟随的闭环控制策略，对磁栅测量的油缸伸缩值与α、β1、β2角度目标值进行标定拟合以优化角度位置控制精度，对伺服阀控制信号与串、并联伺服缸的驱动端的运行速度进行标定拟合以优化控制速度精度；通过建立α角与Y值间及β1角与β2角间的同步位置补偿关系插值表优化α‑Y及β1‑β2位置同步精度；通过设计支杆特性参数以优化控制过程中α角纵向补偿数值及β角组合分解值；同时，方法中内嵌了模型空间轨迹安全阈值算式用于增强机构运行的安全性。本发明提高了控制精度，同时提高了尾撑系统对不同种类模型进行风洞试验的适应性。

技术领域

本发明属于低速风洞试验领域，具体涉及一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法。

背景技术

大型低速风洞的试验支撑设备一般要求载荷较大，在模型不同姿态以及不同风速条件下其载荷范围较宽，并且受风洞试验段尺寸及阻塞度指标限制，支撑设备外形尺寸受到限制，目前国内外主要大型低速风洞支撑大多采用液压臂式支撑结构，使用液压缸驱动可以很好的实现载荷大、尺寸小、精度高的要求，但同时对控制系统安全性设计方面提出更高要求。

液压臂式支撑较为成熟的驱动形式为双液压缸驱动单个自由度方式，从原理上采用单阀单缸的控制方式可以获得较高的控制精度，但从工程实际方面考虑对机构的加工、安装精度及控制的同步精度要求过于苛刻，位置控制与扭矩控制的匹配难度过大，实践证明这种方式很难实现，因此采用单伺服阀控制串、并联液压缸驱动机构运动的控制方式，充分利用液体压力自平衡的原理，很好的实现迎角、侧滑角及升降机构的驱动控制功能。中国公开号CN114859701A，公开了一种风洞大攻角装置和控制系统，用于控制风洞大攻角装置，实现模型姿态角速度的控制，其在高控制精度、高同步性及宽载荷调节范围的要求下，采用经典的PID闭环控制算法难于满足要求，因此有必要结合被控系统特点与应用要求对控制方法进行优化设计，从而达到最优效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，针对位置与速度控制精度要求高的特点，在算法设计时引入多层的规划标定以发挥控制元件最优特性；进一步的，在安全性设计方面，除常规的监测报警与软硬件限位设计外，结合机构的结构与运行轨迹特点设计了空间限位功能。

本发明具体采用如下技术方案得以实现：一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，所述的大迎角尾撑试验系统能够实现模型的迎角α、后侧滑角β1、前侧滑角β2及竖直Y方向的四个自由度，其中由一对并联伺服α油缸组同步伸缩驱动α头绕α转轴实现模型迎角α的变化，并联伺服α油缸组的缸杆伸出时，α头带着安装于其前端的模型支杆绕α转轴实现机构迎角的负向运动，安装于支杆前端的试验模型随模型支杆产生负向迎角变化，α并联伺服油缸的缸杆缩回时，实现试验模型的正向迎角变化；由一对Y向并联伺服油缸组同步伸缩实现模型沿竖直方向Y的直线运动， Y向并联伺服油缸组采用提拉式倒装方式，当Y向并联伺服油缸组的缸杆伸出时实现系统下降运动，以反向补偿α角因正向运动产生的模型中心高度正向变化，当Y向并联伺服油缸组的缸杆缩回时，实现系统的上升运动以反向补偿α角负向运动产生的模型中心高度负向变化，并联伺服α油缸组和Y向并联伺服油缸组对模型的两自由度的同步驱动，实现了模型迎角α的变化，同时保持模型的中心在风洞中轴线上；

由β₁拐臂后半部分左右对称分布的一对串联β₁油缸组同步动作实现β₁拐臂绕β₁转轴的后侧滑角β₁角度变化，以逆时针为正向，顺时针为负向，左侧β₁油缸的缸杆伸出、同时右侧β₁油缸的缸杆缩回实现β₁拐臂绕β₁转轴的负向运动，相应的左侧β₁油缸和右侧β₁油缸的缸杆反向动作实现β₁拐臂绕β₁转轴的正向运动；