一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度pid參數(shù)調(diào)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID 參數(shù)調(diào)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)一般采用PID控制，PID控制規(guī)律為比例、積分、微分（阻尼）控 審IJ，即根據(jù)系統(tǒng)的偏差量，利用比例、積分、微分算法，計(jì)算出控制調(diào)節(jié)量，W實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的 控制。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，飛機(jī)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)PID控制參數(shù)主要是搭建試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)在試驗(yàn)過(guò)程中 的人工試湊獲得，所W調(diào)試過(guò)程中載荷可能出現(xiàn)振蕩，對(duì)試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)設(shè)備的安全性 造成危害，導(dǎo)致潛在風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 因此，希望有一種技術(shù)方案來(lái)克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法來(lái)克服或至少減輕 現(xiàn)有技術(shù)的中的至少一個(gè)上述缺陷。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法，用于調(diào)試多 通道試驗(yàn)控制系統(tǒng)中任意一通道的PID參數(shù)，其中，每個(gè)多通道試驗(yàn)控制系統(tǒng)包括控制器、 噴嘴擋板伺服閥W及非對(duì)稱作動(dòng)筒，所述飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法包括如下步驟： 步驟1:獲得待調(diào)試通道中的噴嘴擋板伺服閥W及非對(duì)稱作動(dòng)缸的參數(shù);步驟2:分別建立待 調(diào)試通道中的控制器、噴嘴擋板伺服閥W及非對(duì)稱作動(dòng)缸的數(shù)學(xué)模型；步驟3:分別將所述 步驟2中的控制器、噴嘴擋板伺服閥W及非對(duì)稱作動(dòng)缸數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成各自的傳遞函數(shù)，即 控制器傳遞函數(shù)、噴嘴擋板伺服閥傳遞函數(shù)W及非對(duì)稱作動(dòng)缸傳遞函數(shù);步驟4:將所述步 驟3中的控制器傳遞函數(shù)、噴嘴擋板伺服閥傳遞函數(shù)W及非對(duì)稱作動(dòng)缸傳遞函數(shù)禪合，從而 形成試驗(yàn)加載系統(tǒng)的禪合傳遞函數(shù);步驟5:利用開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定裕度分析方法確定待調(diào)試通 道中的PID參數(shù)范圍；步驟6:設(shè)定系統(tǒng)穩(wěn)定闊值，并繪制控制器傳遞函數(shù)、噴嘴擋板伺服閥 傳遞函數(shù)、非對(duì)稱作動(dòng)缸傳遞函數(shù)、試驗(yàn)加載系統(tǒng)的禪合傳遞函數(shù)W及PID參數(shù)的伯德圖， 并判斷伯德圖中的PID參數(shù)是否符合系統(tǒng)穩(wěn)定闊值，若是，則結(jié)束調(diào)試;若否，則重復(fù)所述步 驟5,直至判斷結(jié)果為是。
[0007] 優(yōu)選地，所述步驟3中的分別將所述步驟2中的控制器、噴嘴擋板伺服閥W及非對(duì) 稱作動(dòng)缸數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成各自的傳遞函數(shù)具體通過(guò)卡普拉斯變換方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[000引優(yōu)選地，所述步驟1中的噴嘴擋板伺服閥的參數(shù)具體為:伺服閥固有頻率CO SV、閥阻 尼比Csv、閥增益Ksv;所述非對(duì)稱作動(dòng)缸作動(dòng)缸的參數(shù)具體為:后腔活塞面積Ai、作動(dòng)缸前腔 活塞面積A2、作動(dòng)缸活塞及活塞桿的質(zhì)量m、液壓油源的體積模量耗、粘度系數(shù)C。。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟3中的控制器傳遞函數(shù)的表達(dá)式為：
其中，
[oow Gi(S)控制器傳遞函數(shù)；I(S)為輸出電流;E(S)為輸出電流;Kp為比例增益;Ki為積 分增益;Kd為阻尼增益;S拉普拉斯算子。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟3中的噴嘴擋板伺服閥傳遞函數(shù)的表達(dá)式為：
其中， ,
[0014] G2(S)伺服閥傳遞函數(shù);Xv(S)伺服閥位移;Ksv為伺服閥增益；I(S)伺服閥輸入電 流；為伺服閥固有頻率;Csv為伺服閥阻尼比；S拉普拉斯算子；COsv和Csv可由伺服閥廠商 提供的伺服閥響應(yīng)曲線估計(jì)得出，
M90是相位滯后90deg時(shí)對(duì)應(yīng)幅值，《sv為 伺服閥100 %開口的頻響曲線中最大幅值比所對(duì)應(yīng)頻率。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟3中的非對(duì)稱作動(dòng)缸傳遞函數(shù)的表達(dá)式為：
[0017] G3(S)作動(dòng)缸傳遞函數(shù);Xp(S)為活塞位移;Xv(S)伺服閥閥忍位移;a活塞兩偵曬積 比血、h2比例系數(shù);kc。零位壓力流量系數(shù);kc零位壓力流量系數(shù);m為折算到活塞和活塞桿上 運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量;V。為作動(dòng)缸壓力腔容積;Al為作動(dòng)缸后腔活塞面積;A2為作動(dòng)缸前腔活塞 面積;4〇1、4〇2為活塞正負(fù)向運(yùn)動(dòng)時(shí)的活塞等效城壓面積;46為活塞平均面積;|36為液壓油體 積模量;。為閥忍閥套間的徑向間隙；Cd為油液粘度；O為伺服閥節(jié)流窗口面積梯度;S拉普 拉斯算子。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟4中的試驗(yàn)加載系統(tǒng)的禪合傳遞函數(shù)為：
其中，
[0020] Xp(S)為活塞位移;E(S)為輸出電流;Gi(S)為:控制器傳遞函數(shù);G2(S)為:噴嘴擋板 伺服閥傳遞函數(shù);G3(S)為:非對(duì)稱作動(dòng)缸傳遞函數(shù);S拉普拉斯算子。
[0021] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)穩(wěn)定闊值具體為:幅值裕度h〉6地，相位裕度6Odeg<0<9Odeg。
[0022] 在本發(fā)明的飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法不需要安裝試驗(yàn)裝置，直接通過(guò)建 立試驗(yàn)組件的數(shù)學(xué)模型即可得到結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的PID控制參數(shù)，同時(shí)可獲知各組件的動(dòng)態(tài)性能 信息，從而節(jié)省試驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間，降低試驗(yàn)成本和風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法的流程示意圖。
[0024] 圖2是圖1所示的飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法中的控制器控制示意圖。
[0025] 圖3是圖1所示的飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法中的伺服閥控制作動(dòng)缸的結(jié)構(gòu) 原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中 的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類 似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用 于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下 面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"中屯、"、"縱向橫向前"、"后"、 "左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所 示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝 置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù) 范圍的限制。
[0028] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法的流程示意圖。圖2是 圖1所示的飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法中的控制器控制示意圖。圖3是圖1所示的飛機(jī) 結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法中的伺服閥控制作動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0029] 如圖1所示的飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法，用于調(diào)試多通道試驗(yàn)控制系統(tǒng)中 任意一通道的PID參數(shù)，其中，每個(gè)多通道試驗(yàn)控制系統(tǒng)包括控制器、噴嘴擋板伺服閥W及 非對(duì)稱作動(dòng)筒，所述飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度PID參數(shù)調(diào)試方法包括如下步驟:步驟1:獲得待調(diào)試通 道中的噴嘴擋板伺服閥W及非對(duì)稱作動(dòng)缸的參數(shù)；步驟2:分別建立待調(diào)試通道中的控制 器、噴嘴擋板伺服閥W及非對(duì)稱作動(dòng)缸的數(shù)學(xué)模型；步驟3:分別將步驟2中的控制器、噴嘴 擋板伺服閥W及非對(duì)稱作動(dòng)缸數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成各自的傳遞函數(shù)，即控制器傳遞函數(shù)、噴嘴 擋板伺服閥傳遞函數(shù)W及非對(duì)稱作動(dòng)缸傳遞函數(shù);步驟4:將步驟3中的控制器傳遞函數(shù)、噴 嘴擋板伺服閥傳遞函數(shù)W及非對(duì)稱作動(dòng)缸傳遞函數(shù)禪合，從而形成試驗(yàn)加載系統(tǒng)的禪合傳 遞函數(shù);步驟5:利用開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定裕度分析方法確定待調(diào)試通道中的PID參數(shù)范圍；步驟6: 設(shè)定系統(tǒng)穩(wěn)定闊值，并繪制控制器傳遞函數(shù)、噴嘴擋板伺服閥傳遞函數(shù)、非對(duì)稱作動(dòng)缸傳遞 函數(shù)、試驗(yàn)加載系統(tǒng)的禪合傳遞函數(shù)W及PID參數(shù)的伯德圖，并判斷伯德圖中的PID參數(shù)是 否符合系統(tǒng)穩(wěn)定闊值，若是，則結(jié)束調(diào)試;若否，則重復(fù)所述步驟5,直至判斷結(jié)果為是。
[0030] 在本實(shí)施例中，步驟3中的