基于H∞控制理论的电动负载模拟器多余力矩抑制

朱光华 ，韩 山 ，闵 斌，余祖铸

（1.上海航天技术研究院，上海 201109；2.上海航天控制技术研究所，上海 200233）

0 引言

负载模拟器是用于仿真飞行器在飞行过程中其舵机所受空气动力力矩的地面实验设备，是典型的被动式力伺服系统。随着国防和工业的发展，对其性能指标的要求越来越高。动态加载过程中，由舵机运动引起的多余力矩会严重影响系统的加载精度，也会使系统的稳定性变坏、频宽变窄、加载灵敏度降低。因此，克服多余力矩是设计负载模拟器、改善系统控制性能的关键［1－3］。CKJ－20控制舱负载台的电动负载模拟器可在动态过程中对控制舱电动舵机施加负载力矩。它由被测产品固定装置、测量装置和加载装置组成，其中控制舱为被测试产品。弹性加载通过弹性扭杆实现，常值加载（恒力矩加载）通过控制加载电机实现。本文以CKJ－20控制舱负载台的电动负载模拟器为研究对象，应用H∞控制理论抑制多余力矩，对系统建模、频响辨识和控制器设计等进行了研究。

1 系统建模与频响辨识

本文中，根据设计指标，主要对控制舱负载台进行恒力矩加载测试，即舵机的常值力矩输出。具体来说，是在舵偏角范围（－25°～＋25°）内，舵偏速度为任意角速度（0～2 000（°）／s）时，可将大小1～7N·m、精度0.5N·m的恒值力矩加载于舵回转轴。力矩波动误差不大于0.5N·m，两侧加载对称性偏差不大于3%，连续工作时间不小于2h。该设计指标是根据吹风实验提出的。实验发现：与传统弹性负载不同，当该导弹的舵面发生偏转时，所受的干扰力矩与舵偏角表现为较严重的非线性。……