matlab负载模拟加载系统的建模与控制设计(2)
它分为主动式加载系统和被动式加载系统。
1.1.1 被动式电液伺服加载系统及其应用
被动式加载系统是指在加载过程中，被加载对象主动运动，加载力（力矩）是被
加载对象位置的函数，图1.1 是典型的被动式伺服加载，左边为加载系统，右边为承
载对象。
被动式伺服加载主要应用于负载模拟装置，如飞行器舵面负载仿真台，是模拟飞
行器在飞行过程中舵面所受空气动力矩的加载装置，其功能是在实验条件下，复现飞
行器的舵面在空气中所受的各种载荷，从而检测舵机驱动系统[2]
的技术性能指标，将
传统的自破坏性的全实物实验转换为实验条件下的可预测性研究，以达到缩短研制周
图 1.1 被动式电液伺服加载系统
1、8-电液伺服阀 2-电位计 3-力传感器 4-承载对象 5-函数发生器 6-加载控制器 7-
施力液压缸 本科毕业设计说明书（论文）第 2页 共 33 页
期，节省研制经费，挺高可靠性和成功率的目的。
负载模拟器类似的应用还有:模拟飞机机翼在飞行中所受阻力，模拟飞机起落架
在不同飞行高度、飞行速度下所受到的空气动力，模拟潜艇天线所受海水的载荷，模
拟农机具在进行耕地作业时，农机具所受到的土壤阻力闹。这类系统的共同特点是:
所受载荷与承载对象运动规律有关。
1.1.2 主动式电液伺服加载系统及其应用
主动式电液伺服[3~5]
加载系统是指在加载过程中，被加载对象所受到的载荷与其
自身的位置运动无关。根据力传感器位置的不同，主动式力控制系统分为两种:如果
力的检测量中不包括负载质量力时，称主动式检测负载力的力控制系统，简称负载力
控制系统，如图 1.2 所示。如果力的检测量中包括负载质量力时，简称驱动力控制系
统，如图1.3 所示。
根据加载系统加载点的多少，又一可分为多通道加载和单通道加载。如飞机飞行
时所受的空气动力分布于整个飞机表面，要真实地再现这种分布力，目前尚有困难，
工程上常采用近似的方法，即将分布力集中到结构的某些关键部位上，通过在这些点
图 1.2 驱动力控制系统
图 1.3 负载力控制系统 本科毕业设计说明书（论文）第 3页 共 33 页
上施加载荷确定出飞机的结构疲劳寿命。另外，多通道加载[6]
也可用于同步加载系统，
如进行大载荷试验时，建造一台大型材料试验机，耗资巨大，利用现有的设备，进行
多缸同步加载，也可满足试验要求。
1.2 液压伺服控制技术的发展及应用
随着机械工作精度、响应速度和自动化程度的提高，对液压控制技术也提出了越
来越高的要求，液压控制技术也从传统的机械、操纵和助力装置等应用场合开始向航
空航天、海底作业和车辆与工程机械等领域(如模拟加载装置、发动机燃料进给控制
与转速控制、车辆主动悬挂装置、车轮防抱死制动系统和机器人电液伺服系统[7]
)扩展。
与此同时，电液伺服系统与以往相比，应用环境和任务更为复杂，普遍存在较大
程度的参数变化和外负载干扰(有时甚至还存在多对象间的干扰)。这些促进了对液压
伺服控制策略的研究，而计算机和电子技术的发展，使得以往难以用模拟技术实现的
复杂控制策略在计算机上实现成为可能，为液压伺服控制技术向高精度和高可靠性发
展奠定了基础。
1.2.1 经典控制理论在液压伺服控制系统中的发展及应用