[发明专利]基于SIMULINK的负载模拟器参数影响度分析方法

说明书

本发明公开了一种基于SIMULINK的负载模拟器参数影响度分析方法，属于电液伺服控制领域；该方法不同于以往的线性分析方法，通过对液压系统固有的非线性进行分析并在MATLAB/SIMULINK内建模，针对系统内的非线性参数进行影响度分析，以非线性参数的变化率为自变量，以系统的跟踪误差和频宽为因变量，找出了系统内主要参数对系统性能的影响特性。本发明具有参数分析快速、准确的优点，利用SIMULINK的分析法克服了传统分析法公式繁杂、参数分析效率低的缺点；本发明所设计的液压负载模拟器非线性参数影响度分析方法简单、实用，对液压系统的设计与实验都具有指导作用。

技术领域

本发明属于电液伺服控制领域，特别是一种基于SIMULINK的负载模拟器参数影响度分析方法。

背景技术

负载模拟器是用来模拟飞行器及其他运动物体在飞行和运动过程中舵面所受的空气动力矩，是导弹等武器系统重要的地面仿真设备之一。负载模拟器也称为力/力矩伺服加载系统，属于力/力矩伺服控制系统的范畴，具有和普通力/力矩伺服系统相似的结构。一般的负载模拟器主要包括伺服控制器、执行机构以及检测元件等，其核心为伺服控制器，系统期望输出为加载力/力矩。

按照加载执行元件的不同，负载模拟器可分为机械式负载模拟器，液压式负载模拟器和电动式负载模拟器。在仿真实验过程中根据承载对象实际运动过程中所要求的各种载荷谱来进行加载，因而是一个相当复杂的机电液复合系统，从控制角度来看，它又是一个非线性、强耦合的时变系统，涉及到传动及控制、系统动力学、电力电子、计算机技术和自动控制等多门学科。负载模拟器可以实现大力矩、高精度、宽频带的负载模拟，逐步应用于中小型加载系统中。由于执行器和被测对象通过联轴器直接耦合，所以舵机的主动运动会致使执行器被动跟随舵机运动，在这个过程中就会出现多余力矩，而能否减小或消除多余力矩的干扰是影响系统性能好坏的重要因素。针对多余力矩的抑制，目前的解决方案有两类：一类是结构补偿法，从系统的硬件入手，用辅助元件从产生机理上抵消多余力矩；另一类是控制补偿法，从控制策略入手，通过控制方法抑制多余力矩。

敏感性分析，来源于运筹学决策理论，主要反映模型中输入变化对输出结果影响程度。此分析被广泛应用于物理学工程、化学工程、结构工程、环境工程、网络工程、金融系统和政策评估等领域，尤其是在决策风险和经济效益评估中，敏感性分析是一项必不可少的环节，是最终有效投资方案确定的决策依据针对特定工程结构设计，敏感性分析主要用于结构模型(目标函数)的参数灵敏度分析。通常根据模型特点，首先定义参数灵敏度，并逐个求解灵敏度值，对参数的敏感性进行评估。多数场合中，参数灵敏度常采用微分或差分表达式进行描述。

现有的影响度评价和表征方法，都将自变量对因变量的影响度进行了数字和图表表征，针对幅值程度不同的系统，发展了多种实用和高效计算方法；有的基于已有模型特点而展开分析，有的基于已有试验数据特征而展开统计处理，最终目的都是获取影响度，并量化大小。

然而，以上方法的缺陷在于：

(1)分析方法大都基于线性传递函数，分析参数影响度时效率低、步骤繁杂，针对过于复杂的非线性系统无能为力。

(2)关注重点都落在自变量上，对于因变量即系统性能的关注度稍弱。分析、量化自变量影响度的最终目的都是为了对因变量的变化进行快速、有效的控制。自变量变化方式或幅度，对于性能恶化程度或改善程度的量化方式则较少细致提及，较少逆向思维以表征性能变化，即基于影响度的参数域确定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于SIMULINK的负载模拟器参数影响度分析方法，解决现有电液负载模拟器影响度分析过分依赖于线性传递函数、对系统性能的关注度稍弱、较少逆向思维以表征性能变化等问题。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于SIMULINK的负载模拟器参数影响度分析方法，包括以下步骤：

步骤1、确定负载模拟器的非线性数学模型；