基于系统地形成了系统的环路增益,以满足稳定性边缘,扰动衰减和瞬态响应,而是开发了用于设计反馈控制系统的改进方法,以考虑到诸如致动系统的致动系统限制,如稳定性边缘,扰动衰减和瞬态响应。范围。控制设计的循环整形不是新的,但过去的技术没有直接解决如何系统地设计控制器以最大化其性能。结果,经典反馈控制系统主要设计使用诸如比例积分衍生物(PID)的临时控制设计方法,通常在实现可行的解决方案时满足,而无需良好地理解如何最大化控制设计的有效性竞争性能要求的条款,与植物设计的局限性有关。

这种改进方法的概念受到超声波推进所需的类型的控制系统方面的挑战。但是该方法通常适用于任何经典控制系统设计,其中植物的传递函数是已知的或可以评估的。在超音速航空航天车辆的情况下,主要挑战是设计系统以使用这种致动器作为燃料喷射器和阀门,旁路门和斜坡,所有这些致动器都会衰减预期的外部和内部干扰,所有这些致动器都受到致动器响应中的限制,价格和范围。而且,对于超声波的车辆,具有长纤维的结构,发动机和结构动力学之间的耦合可以产生不良影响,这可能对车辆稳定性和乘坐质量产生不利影响。

为了设计可以抑制这些潜在不利影响的分布式控制,在致动系统的完全能力内,使用系统的控制设计方法非常重要,这可以在方法和可量化中最大化控制设计的有效性办法。

重点是产生简单但相当强大的设计技术,甚至可以让设计师在控制中具有外行的知识来开发有效的反馈控制设计。与反馈控制设计的传统临时方法不同,在这种方法中,致动器速率从一开始就结合到设计中:致动器速度与系统的所需控制带宽之间的关系。在逐步的教程方式中通过设计示例演示了该技术。考虑到致动系统的速率和范围在稳定性边缘,干扰抑制和瞬态响应方面与设计规范一起限制,该过程涉及设计反馈回路增益以满足要求和最大化控制系统的有效性,而无需超出致动系统限制并饱和控制器。然后了解植物传递函数,该过程涉及设计控制器,使得控制器传送功能与工厂传递函数一起等于设计的环路增益。该技术还示出了控制器设计的局限性以及如何贸易竞争设计要求,例如稳定性边缘和扰动抑制。最后,该技术与其他更熟悉的控制设计技术形成鲜明对比,如PID控制,表明其优点。

这项工作是由格伦研究中心George Kopasakis完成的。有关更多信息,请在“制造和原型”类别下,在www.techbriech.com/tsp下载技术支持包(免费白皮书)。

关于本发明的商业用途的咨询应解决NASA Glenn Research Center,创新伙伴关系办公室,ATTN:Steve Fedor,Mail Stop 4-8,21000 Brookpark Road,俄亥俄州克利夫兰44135。参见Lew-18365-1。


美国宇航局科技简报杂志

本文首先出现在2010年6月期刊上美国宇航局技术简报杂志。

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