面向航空仿真激勵的氣壓調控系統研究

林忠麟 張天宏 謝琦

摘要：針對航空電子設備研制過程中所需要的動態壓力模擬裝置，提出了一種基于雙高速開關閥的新型混合氣壓控制策略及系統。在這種新型混合控制策略中，從優化高速開關閥調制的角度，提出了一種錯時調制（下鈿二鈿nterlaced Modulation，TIM）氣壓調控新方法，以代替傳統的脈寬調制（Pulse Width Modulation，PWM）方法。在此基礎上，還設計了七模式切換方法來保證合理的開關閥切換時序。同時，采用滑模控制器代替傳統的PID控制器，解決氣動伺服系統強非線性問題。通過實物試驗，證明在采用該混合控制策略后，能夠實現最低1.2%超調量的階躍響應控制，并能夠快速跟蹤0.25Hz頻率的正弦信號。

關鍵詞：高速開關閥;氣壓伺服控制，脈寬調制，錯時調制;滑模控制器

中圖分類號：TP242.2文獻標志碼：A

在航空電子設備研制過程中，需要各種電氣轉換裝置，以實現飛機飛行環境或發動機各個截面的動態壓力的模擬，為飛行控制系統或航空發動機控制系統仿真試驗研究提供氣壓傳感器的動態激勵[1]。這種電氣轉換裝置的本質就是氣壓伺服控制系統。作為仿真激勵用的氣壓控制系統，要求其能快速、準確地跟蹤動態模型。雖然氣壓控制在工業自動化生產領域已經得到廣泛應用，但對于快速響應高精度氣壓伺服系統國內還沒有成熟的技術方案，所以我國航空仿真激勵用的電氣轉換裝置一般采用從國外引進的昂貴的專用設備。

氣壓控制系統的關鍵是氣壓控制閥。本文采用最高響應頻率為100Hz的高速開關閥作為氣動氣壓控制系統的執行機構。……