基于迭代学习控制的起落架加载系统

起落架加载系统主要由飞机起落架系统和电液伺服加载系统两部分组成.属于典型的被动式电液伺服加载系统。伺服加载系统通过控制流入加载缸的流量控制加载腔的压力，从而对承载对象进行加载。由于加载缸既要与承载对象-起运动，又要实现对其加载，当承载对象自主运动时，使加载缸产生强迫流量，强迫流量产生强迫压力，从而产生很大的干扰力即多余力，因此如何抑制多余力就是电液伺服加载系统的关键问题。针对这-问题，国内外学者提供了众多控制方案，主要集中在采用前馈补偿来抑制位置扰动方面，但电液伺服加载系统具有非线性、参数不确定性等特点使得其实际控制效果并不理想，且这类方法依赖于系统的精确模型，设计方法复杂，实现和调试难度也较大。

本文以起落架加载系统为研究对象，建立电液伺服加载系统的数学模型，针对其在工作中存在多余力收稿13期：2012-08-23作者简介：王纪森(1966-)，男，陕西大荔人，教授，博士生导师，主要研究方向为非线性控制、机动车防抱制动控制、电液控制系统及工业过程控制。

这-强干扰问题进行研究并采用迭代学习控制方法抑制多余力，进行计算机仿真和分析。

1 起落架加载系统及其工作原理起落架加载系统由某型飞机的起落架收放系统及电液伺服加载系统组成.根据整个系统的组成，起落架电液伺服加载系统的原理如图 1所示。图中等效质量右侧部分为被加载对象系统，等效质量左侧部分为电液伺服力系统。

图 1 起落架加载 系统原理简图从图 l中可以看出.电液伺服加载系统主要由双作用单杆非对称作动艇、电子控制器、力传感器等组成。其工作原理如下：起落架在收起或放下的运动命令下，做出相应的运动。加载系统根据起落架相应运动角度对应的气动载荷通过电液伺服阀调节加载作动筒两腔压力，使加载作动筒输出相应的加载力来模拟起落9液 压气动 与 密封/2013年第 02期架在收放过程中受到的气动载荷。此时加载作动筒的输出力包括两部分，-部分是在载荷谱指令信号下的期望输出力，另-部分是由于起落架主动运动而产生的多余力。在加载过程中，电液伺服加载系统在跟随起落架运动的同时对起落架进行加载。其结构框图如图2所示 。

图 2 起落架加载 系统结构框2 起落架加载系统数学模型的建立2.1 电液伺服阀数学模型为了精确地反映伺服阀的动态特性，在此采用二节振荡环节来描述伺服阀的动态特性(s) Qo K Q式中 Q。--伺服阀的空载流量 ；，f--伺服阀流量放大系数；-伺服阀的固有频率；- 伺服阀的相对阻尼系数。

2.2 加载作动筒数学模型3 起落架加载系统多余力的产生及消除由加载作动筒的输出力 的表达式可以看出，其输出力主要由在加载控制指令下输出的起落架相应位置的加载力和由位置扰动带来的多余力两部分。在加载作动筒输出力的表达式中，分子的第-项表示起落架加载系统在参考输入的控制下输出的加载力，包括起落架自身机构的负载弹性力和气动载荷。分子的第二项表示由于起落架运动对加载系统的位置扰动产生的输出力即多余力。在起落架加载系统工作时，由起落架收放系统引起的强干扰主要是由收放系统对加载系统输出的速度扰动引起的。

起落架加载系统包括对起落架支柱和舱门的加载，6n(1)电液伺服阀负载流量方程Q (s) (s)-K P (S)式中 Q，--伺服阀的负载流量；K --伺服阀的流量-压力系数；p，--负载压力。

(2)加载作动筒的连续流量方程Qf(s) l spf(s)Co Pf(s)y式中 --加载作动筒无杆腔的面积；- - 加载作动筒活塞杆的位移；- - 加载作动筒无杆腔、阀腔和连接管道的总容积：- - 等效体积弹性模量；C --加载作动筒总泄漏系数。

(3)作动筒的力平衡方程，(s)A 1pf-A P s 口 K (Xt-y)式中 --加载作动筒有杆腔的面积；p --加载作动筒有杆腔压力；- - 加载作动筒运动部分折算到活塞上的质量；B.--加载作动筒和负载的粘性阻尼系数；K.--加载系统的等效刚度；r 起落架收放系统对加载系统的位置扰动。

当作动筒有杆腔压力p O时，其输出力 的表达式 ：其结构存在-定的差异，这对加载系统而言，控制对象的参数具有不确定性。因地面模拟试验的需要。需对起落架进行多次收放以检验其结构和系统设计是否满足飞机设计需求，所以在起落架加载系统中，收放系统的主动运动具有重复性。对于加载力控制而言，收放系统的重复运动对加载系统产生重复的位置扰动，重复运动使系统的多余力以及系统的间隙、摩擦、形变等多种要素重复出现。在电液伺服加载系统中。传动机构存在例如间隙、形变、摩擦等非线性因素也要影响加载精度。

迭代学习控制是智能控制中具有严格数学描述的- 个分支，能以非常简单的算法处理不确定度相当高的动态系统.使未知的被控对象在有限时间区间上完全跟踪给定的期望轨迹∝制器在运行过程中不需要弧- - ∞-里- ， - -- - -KHydraulics Pneumatics& Seals/No.O2.2013辨识系统的参数，属于基于误差的自学习控制，它特别适用于具有重复运动性质的被控系统，对于存在非线性、不确定性 、时变性 、干扰和交叉耦合等问题的系统控制效果较好。从对起落架加载系统特点分析来看.迭代学习控制是-种非常适合起落架加载系统的控制方法。此处采用闭环 PID迭代学习律设计控制器对加载系统进行控制，加载系统的控制结构如图 3所示。

图 3 起落架加载系统控制结构 图闭环 PID迭代学习控制律是指取第 k1次系统运行的误差作为迭代学习的修正项，即：(f) ( )(r J dt)ekt( )式中 F、L和 --分别为 PID的学习增益矩阵。

在 PID型学习律中.当不考虑积分和微分项的作用时，可以得到P型学习律，其表达式如下所示：I/，k1(f)ukLe kI式中 e --系统的输出误差；L--学习增益矩阵。

在 PID型学习律中，当不考虑积分项的作用时，可以得到 PD型学习律，其表达式如下所示： (f)F Jek·式中 eh --系统的输出误差；r、 --学习增益矩阵。

PD型学习律和 P型学习律的最大不同在于加人了微分作用，对误差的变化率进行学习，这样的好处是可以加快系统动态过渡过程，减少系统超调量。此处采用闭环 PD型学习律设计迭代控制器，采用 matlab的simulink拈搭建系统模型，其 simulink仿真模型如图4所示。

图4 PD型迭代学习控制系统整体仿真模型4 实验结果引入起落架支柱的载荷谱，采用闭环 PD迭代学习控制算法对起落架支柱加载系统进行仿真验证，迭代次数为 10次。在起落架支柱收放过程中其气动载荷谱和加载跟踪曲线如图5所示。加载过程中跟踪载荷谱产生的多余力曲线如图 6所示。由图5和图6可以看出，在整个起落架支柱收放过程中，多余力幅值均较小，均不超过加载气动载荷谱的 l%，加载系统能够有效跟踪起落架支柱在收放过程中的气动载荷。

时间/s图 5 起落架支柱收放过程中载 荷谱及其跟踪 曲线时间/s图 6 收放过程多余力曲线采用传统 PID控制方法校正的起落架支柱的气动载荷和加载跟踪曲线如图7所示。加载过程中跟踪载荷谱产生的多余力曲线如图 8所示。由图7和图8可以看出，在这个起落架支柱收放过程中，加载系统产生的多余力受到-定程度的抑制，但是多余力占加载气动载荷谱的 10%左右，加载系统的精度受到影响，无法有效的跟踪起落架支柱在收放过程中的气动载荷。

通过图6和图 8对比可以看出，相较与传统 PID控制算法，闭环 PD迭代学习算法能够有效的消除因起落架收放系统主动运动产生的多余力对加载系统的影响，而且能够提高加载系统的精度。

时问/s图7 PID校正的载荷谱及其跟踪曲线时间/s图 8 PID校正的收放过程多余力 曲线5 结论由于起落架的主动运动使加载系统出现多余力。

针对起落架加载系统的重复性、不确定性等特点采用迭代学习控制算法设计控制器来抑制多余力。从仿真结果来看，采用迭代学习控制算法的控制器的加载力输出曲线能够有效的跟踪起落架气动载荷谱，抑制加61.n 18 川 L～ L力 川V .14 锄.V 上V -V L2W 寸- 液 压 气动 与 密封/2013年第 02期气动油雾器测试标准及改进设计路 波，刘丽娇，毛乾晖，郑智剑，惠伟安(国家气动产品质量监督检验中心，浙江 奉化 315500)摘 要 ：针对气动油雾器产品质量监督抽查和委托检测的结果，从行业标准人手简要介绍了油雾器的主要性能指标和测试方法，指出了主要存在的不合格项目。为解决压力降-空气流量性能不合格问题，在对油雾器进行结构分析的基础上，提出在不改变阻尼板材料和结构前提下.采用增加流通面积以增大流量的简单方法。并以某型号油雾器为例验证了方法的可行性和有效性。最后对油雾器行业标准的修订提出了几点建议。

关键词：油雾器；压力降-空气流量；质量检测；标准：改进设计中图分 类号 ： rH138 文献标识码 ：A 文章编号 ：1008-0813(2013)02-0062-03Quahty Test Standards and Evaluation of Pneumatic LubricatorLU Bo，LIU Li-jiao，MA 0 Qian-hui，ZHENG Zhiian，HUI Wei-an(National Quality Supervision and Inspection Center of Pneumatic Products，Fenghua 315500，China)Abstract： Focusing on the quality supervision and testing results of pneumatic lubricator products，beginning with the industrial standard，the main performance indicators and testing method of compressed-air lubricators are briefly introduced， and the main existingunqualifed items are indicated. In order to find out a solution of the unqualifed perform ance of pressure drop-air flow rate， asimple method without changing the material and structure of the damping plate， by increasing the flow area to increase the flux，is putforward based on the structural analysis of the lubricator. Besides， the feasibility and effectiveness of the method are verified through atype of lubricator as au illustration.Finally， some suggestions on revision of the lubricator industrial standard are put forward。

Key words：compressed-air lubricators； pressure drop-air flow rate； quality test； standard； improved design0 引言气动油雾器是-种重要的气源处理件.它将润滑油雾化并混入压缩空气，与气动减压阀和过滤器-起被称为气动三大件↑年来，无油润滑技术得到迅速发展，但 目前在工业工厂大部分使用诚下，油雾器仍然占据主导地位。油雾器经过多年发展已经日趋成熟，多年来用户-直过多在关注能否正常使用，可能并未对产品本身性能指标是否符合我国行业标准的要求进行收稿 日期 ：2012-08-28作者简介：路波(1979-)，男，山东汶上人，高级工程师，工学博士，主要研究方向为气动-电子技术、气动产品检测及标准。

检测分析。国家气动产品质量监督检验中心对 201 1年6月至今企业委托检测和监督抽查的油雾器产品的检测结果进行统计分析，发现问题比较严重，产品合格率很低。因此，本文从气动油雾器标准人手，阐述主要-些性能指标及测试内容，对发现的不合格项目提出-些改进设计方案，并用实例进行阐述，最后就油雾器标准修订提出几点建议 ，以期望能为油雾器产品的质量提升服务。

1 油雾器测试标准及主要不合格项目1.1 主要性能指标及测试方法目前，我国现行有效的油雾器标准只有-个，即行 -十 - - -十 - -十 - - - - - - - - - - - -------- - - ----- --- --· - - - - - - - - - -十 -十 - - - - ·载系统由于起落架运动位置扰动产生的多余力的影响。因此，采用迭代学习的控制器能够有效抑制加载过程中的多余力，改善加载系统的性能，提高加载系统的精度。