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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 操纵负荷系统的组成2

1.3 操纵负荷系统的力感模拟方法3

1.4 操纵负荷系统的力感特性及性能指标要求5

1.5 操纵负荷系统的发展概况及研制现状6

1.5.1 飞行模拟器概述6

1.5.2 飞行模拟器研制的关键技术及发展趋势19

1.5.3 操纵负荷系统的发展概况19

1.5.4 操纵负荷系统的研制现状30

1.6 主要研究内容32

第2章 液压操纵负荷系统建模33

2.1 引言33

2.2 操纵负荷系统架构33

2.2.1 位置回路系统架构33

2.2.2 速度回路系统架构35

2.2.3 力回路系统架构37

2.3 液压动力机构模型38

2.4 操纵负荷系统建模42

2.4.1 内回路模型42

2.4.2 全系统模型44

2.5 仿真对象建模46

2.6 本章小结50

第3章 力感模拟原理及稳定性分析51

3.1 引言51

3.2 仿真模型推导及力感模拟原理分析52

3.2.1 位置回路系统52

3.2.2 速度回路系统54

3.2.3 力回路系统58

3.3 操纵负荷系统稳定性问题61

3.4 内回路稳定性分析63

3.4.1 位置控制回路63

3.4.2 力控制回路66

3.5 外回路稳定性分析67

3.5.1 位置回路系统67

3.5.2 速度回路系统71

3.5.3 力回路系统74

3.6 本章小结77

第4章 操纵负荷系统设计原则及仿真79

4.1 引言79

4.2 内回路带宽80

4.2.1 位置回路系统80

4.2.2 速度回路系统82

4.2.3 力回路系统86

4.2.4 设计原则87

4.3 负载刚度88

4.4 负载质量92

4.5 总体设计思路93

4.6 仿真研究94

4.6.1 外回路开环频率特性仿真95

4.6.2 外回路闭环频率特性仿真97

4.6.3 阶跃响应特性仿真100

4.7 本章小结102

第5章 操纵负荷系统的控制策略104

5.1 引言104

5.2 经典控制策略105

5.2.1 PID控制105

5.2.2 基于模型的前馈控制105

5.2.3 力反馈控制106

5.3 鲁棒控制理论基础106

5.3.1 鲁棒控制基本思想107

5.3.2 不确定性的描述107

5.3.3 鲁棒稳定性的频域判据108

5.3.4 H∞控制问题109

5.3.5 H∞控制问题的Riccati方程解法110

5.3.6 μ设计与鲁棒性能112

5.3.7 D-K递推设计法115

5.4 操纵负荷系统的鲁棒控制器设计116

5.4.1 机理模型116

5.4.2 系统不确定性分析117

5.4.3 鲁棒控制系统的结构118

5.4.4 加权函数的选取120

5.4.5 μ控制器的设计121

5.5 本章小结123

第6章 实验研究124

6.1 引言124

6.2 鲁棒控制器设计125

6.2.1 标称模型确定125

6.2.2 加权函数选择127

6.2.3 鲁棒控制器127

6.3 稳定性实验128

6.3.1 位置回路系统128

6.3.2 速度回路系统130

6.3.3 力回路系统131

6.3.4 力反馈控制器133

6.3.5 基于模型的前馈控制器134

6.4 阶跃响应特性实验135

6.4.1 位置回路系统135

6.4.2 速度回路系统136

6.4.3 力回路系统138

6.4.4 鲁棒控制器140

6.5 频率特性测试140

6.5.1 位置回路系统外回路频率特性140

6.5.2 操纵位移对操纵力的频率特性测试142

6.6 多余力验证实验144

6.7 本章小结145

参考文献146