伺服加载控制器硬件在环仿真系统研究.pdf

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1、２０１４年８月宇航计测技术Ａｕｇ．，２０１４第３４卷第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｏｌ．３４，Ｎｏ．４文章编号：１０００－７２０２（２０１４）０４－００２３－０６中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：Ａ伺服加载控制器硬件在环仿真系统研究钟文婷刘君晏克俊王方（西安理工大学机仪学院，西安７１００４８）摘要为了测试和调试伺服加载控制器的工作性能，建立了控制器硬件在环仿真试验平台系统。该系统针对基于虚拟仪器技术设计的伺服加载控制器，用ＣｏｍｐａｃｔＲＩＯ

2、作为硬件仿真器，构成了参数可变的硬件仿真闭环系统。控制器运用ＰＩ控制算法进行载荷谱的加载；仿真器按照加载系统的数学模型来模拟实际加载系统的运行状态，完成了模型搭建、指令接收、动态仿真、仿真结果输出任务。最后，对系统的合理性进行了实验验证，结果表明该系统可以较好地模拟伺服加载系统的实际工作情况，可用于加载控制器性能的仿真验证。关键词伺服加载控制器硬件在环模拟虚拟仪器ＣｏｍｐａｃｔＲＩＯResearchonHardware-in-the-loopSimulationSystemforServoLoadingC

3、ontrollerＺＨＯＮＧＷｅｎ-ｔｉｎｇＬＩＵＪｕｎＹＡＮＫｅ-ｊｕｎＷＡＮＧＦａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００４８）AbstractＩｎｏｒｄｅｒｔｏｔｅｓｔａｎｄｄｅｂｕｇｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｅｒｖｏｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｈａｒｄｗａｒｅ-ｉｎ-ｔｈｅ-ｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ（ＨＩＬＳＳ）ｉｓｅｓｔ

4、ａｂｌｉｓｈｅｄ．ＴｈｉｓｖａｒｉａｂｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒＨＩＬＳＳｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａｓｅｒｖｏｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄａｓｉｍｕｌａｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＣｏｍｐａｃｔＲＩＯ．Ｌｏａｄｓｐｅｃｔｒｕｍｉｓｌｏａｄｅｄｕ-ｓｉｎｇＰＩｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｂｙｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｏｒｓｉｍｕｌａｔｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｅｏｆｔｈｅａｃｔｕａｌｓｙｓｔｅｍｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｍａｔｈｅｍ

5、ａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｏｆｓｅｒｖｏｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅｓｔａｓｋｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｃｏｍｍａｎｄｒｅｃｅｐｔｉｏｎ，ｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｕｔｐｕｔ．ＡｓｅｒｉｅｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＨＩＬＳＳｃａｎｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅａｃｔｕａｌｗｏｒｋｏｆｓｅｒｖｏｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｐｅｒｆｏｒｍ-ａｎｃｅｖｅｒｉｆ

6、ｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．KeywordsＳｅｒｖｏｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＨａｒｄｗａｒｅ-ｉｎ-ｔｈｅ-ｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔＣｏｍ-ｐａｃｔＲＩＯ1引言备，在国防、航空航天领域有着广泛的应用。伺服加载控制器是伺服加载系统的核心，其性能好坏很大电液伺服加载系统作为飞行器性能试验负载模程度上决定伺服加载系统的性能，随着国防工业的［１，２］拟器，是目前最为常见的一种地面动态飞行仿真设发展，对控制器性能指标要求越来越高。飞机收稿日期：２０

7、１３－１１－０７，修回日期：２０１３－１２－１８作者简介：钟文婷（１９８７－），女，博士研究生，主要研究方向：虚拟仪器技术以及激光雷达大气遥感测量技术。·２４·宇航计测技术２０１４年直线作动器伺服加载系统是用于直线作动器做特性试验时，给产品作动器施加载荷的控制系统。对伺服加载控制器的调试一般都是先在计算机上对模型进行软件仿真，然后就直接在实际控制系统中进行调试应用。这种方法会存在较大的风险，一旦控制器出现控制失调，会造成产品的损坏。若能合理设图2伺服加载系统控制原理图计加载系统机械部分的模型，就能构建一个

8、与加载系统实际工作情况接近的试验平台，对控制器进行和VxWorks实时操作系统，确定性、可靠性高，用于离线仿真闭环测试，从而将控制器的性能调整到最进行模型仿真运算，FPGA可进行高速数据采集、计［３，４］佳状态。本文介绍了一种伺服加载控制器硬件算和高速并行处理，用于进行信号处理并通过I／O在环仿真系统，能够对控制器的控制算法进行验证，模块发送和采集信号，CompactRIO的实时性满足硬节约了调试成本，为控制器的开发提供了一个