CN115290289A - 一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，属于低速风洞试验领域，采用虚轴规划实轴跟随的闭环控制策略，对磁栅测量的油缸伸缩值与α、β1、β2角度目标值进行标定拟合以优化角度位置控制精度，对伺服阀控制信号与串、并联伺服缸的驱动端的运行速度进行标定拟合以优化控制速度精度；通过建立α角与Y值间及β1角与β2角间的同步位置补偿关系插值表优化α‑Y及β1‑β2位置同步精度；通过设计支杆特性参数以优化控制过程中α角纵向补偿数值及β角组合分解值；同时，方法中内嵌了模型空间轨迹安全阈值算式用于增强机构运行的安全性。本发明提高了控制精度，同时提高了尾撑系统对不同种类模型进行风洞试验的适应性。

Description

一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法

技术领域

本发明属于低速风洞试验领域，具体涉及一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法。

背景技术

大型低速风洞的试验支撑设备一般要求载荷较大，在模型不同姿态以及不同风速条件下其载荷范围较宽，并且受风洞试验段尺寸及阻塞度指标限制，支撑设备外形尺寸受到限制，目前国内外主要大型低速风洞支撑大多采用液压臂式支撑结构，使用液压缸驱动可以很好的实现载荷大、尺寸小、精度高的要求，但同时对控制系统安全性设计方面提出更高要求。

液压臂式支撑较为成熟的驱动形式为双液压缸驱动单个自由度方式，从原理上采用单阀单缸的控制方式可以获得较高的控制精度，但从工程实际方面考虑对机构的加工、安装精度及控制的同步精度要求过于苛刻，位置控制与扭矩控制的匹配难度过大，实践证明这种方式很难实现，因此采用单伺服阀控制串、并联液压缸驱动机构运动的控制方式，充分利用液体压力自平衡的原理，很好的实现迎角、侧滑角及升降机构的驱动控制功能。中国公开号CN114859701A，公开了一种风洞大攻角装置和控制系统，用于控制风洞大攻角装置，实现模型姿态角速度的控制，其在高控制精度、高同步性及宽载荷调节范围的要求下，采用经典的PID闭环控制算法难于满足要求，因此有必要结合被控系统特点与应用要求对控制方法进行优化设计，从而达到最优效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，针对位置与速度控制精度要求高的特点，在算法设计时引入多层的规划标定以发挥控制元件最优特性；进一步的，在安全性设计方面，除常规的监测报警与软硬件限位设计外，结合机构的结构与运行轨迹特点设计了空间限位功能。

本发明具体采用如下技术方案得以实现：一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，所述的大迎角尾撑试验系统能够实现模型的迎角α、后侧滑角β1、前侧滑角β2及竖直Y方向的四个自由度，其中由一对并联伺服α油缸组同步伸缩驱动α头绕α转轴实现模型迎角α的变化，并联伺服α油缸组的缸杆伸出时，α头带着安装于其前端的模型支杆绕α转轴实现机构迎角的负向运动，安装于支杆前端的试验模型随模型支杆产生负向迎角变化，α并联伺服油缸的缸杆缩回时，实现试验模型的正向迎角变化；由一对Y向并联伺服油缸组同步伸缩实现模型沿竖直方向Y的直线运动， Y向并联伺服油缸组采用提拉式倒装方式，当Y向并联伺服油缸组的缸杆伸出时实现系统下降运动，以反向补偿α角因正向运动产生的模型中心高度正向变化，当Y向并联伺服油缸组的缸杆缩回时，实现系统的上升运动以反向补偿α角负向运动产生的模型中心高度负向变化，并联伺服α油缸组和Y向并联伺服油缸组对模型的两自由度的同步驱动，实现了模型迎角α的变化，同时保持模型的中心在风洞中轴线上；

由β₁拐臂后半部分左右对称分布的一对串联β₁油缸组同步动作实现β₁拐臂绕β₁转轴的后侧滑角β₁角度变化，以逆时针为正向，顺时针为负向，左侧β₁油缸的缸杆伸出、同时右侧β₁油缸的缸杆缩回实现β₁拐臂绕β₁转轴的负向运动，相应的左侧β₁油缸和右侧β₁油缸的缸杆反向动作实现β₁拐臂绕β₁转轴的正向运动；

由β₁拐臂前半部分左右对称分布的一对串联β₂油缸组同步动作实现β₂拐臂绕β₂轴的前侧滑角β₂角度变化，左侧β₂油缸的缸杆伸出、右侧β₂油缸的缸杆缩回实现β₂拐臂绕β₂转轴的负向运动，相应左侧β₂油缸和右侧β₂油缸的缸杆反向动作实现β2拐臂绕β2轴的正向运动，

模型的侧滑角由β1拐臂和β2拐臂反向协同运动实现侧滑角β变化，β1拐臂和β2拐臂采用两自由度的反向补偿运动能够实现模型横向运动过程中，模型中心保持在风洞中轴线上；

在各油缸的控制算法中加入如下插值标定表：

在空载条件下，利用激光跟踪仪对并联伺服α油缸组、串联β₁油缸组、串联β₂油缸组的伸缩量与对应的角度α、角度β₁、角度β₂的角度值以1°间隔进行测量标定，以角度为横坐标、油缸伸缩量为纵坐标进行插值规划分别形成L-α角度-伸缩量插值标定表、L-β₁角度-伸缩量插值标定表、L-β₂角度-伸缩量插值标定表，各油缸组在进行伸缩运动控制时会调用相应的角度-伸缩量插值标定表，实现位置精确控制；

对并联伺服α油缸组、串联的β₁油缸组、串联的β₂油缸组及Y向并联伺服油缸组在开环条件下分别进行驱动，并记录下给定伺服阀控制的模拟量比例值以及该比例值作用下的对应油缸运动速度值，其中模拟量值百分比为纵坐标，对应油缸运行速度值作为横坐标，分别形成α_Vol-Vel模拟量-速度插值标定表、β_1Vol-Vel模拟量-速度插值标定表、β_2Vol-Vel模拟量-速度插值标定表及Y_Vol-Vel模拟量-速度插值标定表，各油缸组在进行运动时会调用相应的模拟量-速度插值标定表参与闭环运动控制环节，实现速度精确控制；

在进行横、纵向联动控制中，包括进行纵向联动：并联伺服α油缸组与Y向并联伺服油缸组同步；以及横向联动：串联β1油缸组与串联β2油缸组同步，采用α-Y同步插值表、β-β1同步插值表及β-β2同步插值表，各油缸组调用相应的同步插值表，实现位置精确联动同步控制；其中，α-Y同步插值表以1°间隔的α角度值为横坐标、竖直Y方向高度值为纵坐标经过插值标定建立，β-β1同步插值表以1°间隔、侧滑角β为横坐标、后侧滑角β₁为纵坐标建立，β-β2同步插值表以1°间隔、侧滑角β为横坐标、前侧滑角β2为纵坐标建立；进而，利用了多层插值标定关系优化了系统运行的速度、位置及同步关系。

进一步的，增加模型支杆特性参数与模型中心偏离阈值参数，模型支杆特性参数包含Len与H1两个参数，其中Len为α转轴至模型中心的水平距离，H1为α转轴至模型中心的垂直距离，根据模型尾撑系统结构的特征及联动关系获得模型竖直Y方向的高度值的补偿量△y与模型迎角α实时的角度变化量间的对应关系：

△y= -[Len×sinα’-H1×(1-cosα’)]

侧滑角β运行分解关系：

β₁=sin^-1[(L_β2+Len×cosα)/ L_β1]

β₂=β’-β₁

其中α’，β’分别为输入的迎角目标值与侧滑角目标值，当机构运行到位后，侧滑角实际值β=β’，迎角实际值α=α’，前侧滑角β₂与输入的侧滑角目标值β同向，后滑角目标值β₁与输入的侧滑角目标值β’反向，L_β1为β₁臂长度，L_β2为β₂转轴至α转轴的横向距离，通过在控制算法中加入补偿量△y及β’角度分解关系，保证了试验过程中模型中心保持在风洞中轴线上运动。

进一步的，以风洞中轴线为参考零点，设置模型中心点偏离风动中轴线的纵向距离偏离阈值±H，模型纵向偏离值△H为：△H=△y+Hy，其中，Hy为系统在竖直Y方向的高度的实际位置值，当-H<△H<+H时系统正常运行，当△H≤-H或△H≥+H时系统自动闭锁保护；

设置模型中心点偏离风动中线的横向距离安全阈值±L，计算获得模型横向偏离值△L为：

△L =L_β1×sinβ₁+（L_β2+Len×cosα）×sinβ

当-L<△L <+L时机构正常运行，当△L≤ -L或△L≥ +L时系统自动闭锁保护;确保模型在风洞试验段内横、纵向安全空间范围内运行。

进一步的，当试验要求的模型迎角较大时，系统受风洞试验段上、下壁面的限制而无法实现全迎角范围补偿，需要在控制过程加入纵向角度联动范围的限定，当模型迎角α在联动角度范围内时，系统在竖直Y方向高度正常补偿运动，超出补偿范围，系统在竖直Y方向停止在补偿阈值位置，模型单独继续运动至目标迎角值。

本发明的方法用于实现风洞尾撑系统四个自由度的协调控制精度的优化，四个自由度分别为：由一对并联伺服α油缸组驱动α头绕α转轴实现模型迎角α的自由度变化，由一对Y向并联伺服油缸组同步伸缩实现模型沿竖直Y方向的自由度变化，由一对串联β₁油缸组同步动作实现β₁拐臂绕β₁转轴的后侧滑角β₁自由度变化；由一对串联β₂油缸组同步动作实现β₂拐臂绕β₂轴的前侧滑角β₂自由度变化，其中，迎角α与竖直Y方向的自由度同步运动实现尾撑机构纵向联动，β1角与β2角同步运动实现尾撑机构横向联动，从而保持试验模型中心始终位于风洞中轴线上。本控制方法的控制硬件实现是以内嵌实时核的PC-Based控制器及信号模块为控制核心，以液压伺服阀与各类传感器构成的调控感知单元，以工业PC为平台建立的系统管理单元，利用EtherCAT通讯协议实现控制器主机与各驱动单元间的信息交互，上位机PC通过以太网与控制器进行命令传输实现对控制系统管理及与其他系统通讯。控制方法设计采用虚轴规划实轴跟随的闭环控制策略，对磁栅测量的油缸伸缩值与α、β1、β2角度目标值进行标定拟合以优化角度位置控制精度，对伺服阀控制信号与串、并联伺服缸的驱动端的运行速度进行标定拟合以优化控制速度精度；通过建立α角与Y值间及β1角与β2角间的同步位置补偿关系插值表优化α-Y及β1-β2位置同步精度；通过设计支杆特性参数以优化控制过程中α角纵向补偿数值及β角组合分解值；同时，方法中内嵌了模型空间轨迹安全阈值算式用于增强机构运行的安全性。

本发明的优点及有益效果：本发明提高了控制精度，横、纵向同步运动过程中模型中心偏离风洞中轴线小于15mm，运动到位后中心偏离小于1mm；提高了尾撑系统对不同种类模型进行风洞试验的适应性，极大的增强了系统运行过程的安全性。

附图说明

图1为α与Y驱动控制关系图；

图2 为β1与β2驱动控制关系图；

图3 为纵向角度驱动控制算法原理框图；

图4 为横向角度驱动控制算法原理框图；

图5 为α油缸伸缩量与α角度（L-α）插值标定表图；

图6为β₁油缸伸缩量与β₁角度（L-β₁）插值标定表图；

图7为β₂油缸伸缩量与β₂角度（L-β₂）插值标定表图；

图8 为α阀控信号与油缸伸缩速度（α_Vol-Vel）插值标定表图；

图9为β₁阀控信号与油缸伸缩速度（β_1Vol-Vel）插值标定表图；

图10为β₂阀控信号与油缸伸缩速度（β_2Vol-Vel）插值标定表图；

图11 为Y阀控信号与油缸伸缩速度（Y_Vol-Vel）插值标定表图；

图12为α角度与Y向高度值联动（α-Y）插值标定表图；

图13为组合角β与β₁轴匹配关系（β-β₁）插值标定表图；

图14为组合角β与β₂轴匹配关系（β-β₂）插值标定表图；

图15为模型支杆特性参数纵向作用关系图；

图16为模型支杆特性参数横向作用关系图；

图17为本发明的方法实施流程图；

其中，1、α转轴，2、串联β₂油缸组，3、并联伺服α油缸组，4、串联β₁油缸组，5、Y向并联伺服油缸组，6、β₂转轴，7、β₁拐臂，8、β₁转轴，9、β₂拐臂，10、模型支杆，11、模型中心。

具体实施方式

下面根据说明书附图举例对本发明做进一步说明：

实施例1

尾撑机构由迎角α、后侧滑角β1、前侧滑角β2及竖直Y方向四个自由度组成，其中由一对α并联伺服油缸同步伸缩驱动α头绕α转轴实现系统迎角α的变化，α油缸缸杆伸出时，α头带着安装于其前端的模型支杆绕α转轴实现机构迎角的负向运动，安装于支杆前端的试验模型随模型支杆产生负向迎角变化，同理，α油缸缸杆缩回时实现试验模型的正向迎角变化；由一对Y并联伺服油缸同步伸缩实现系统沿竖直方向的直线运动，Y向驱动油缸采用提拉式倒装方式，当两油缸缸杆伸出时实现机构下降运动以反向补偿α角因正向运动产生的模型中心高度正向变化，当两油缸缸杆缩回时实现机构的上升运动以反向补偿α角负向运动产生的模型中心高度负向变化。前述两自由的同步驱动实现了模型的迎角变化的同时其中心保持在风洞中轴线上。

由β₁拐臂后半部分左右对称分布的一对串联β₁油缸组同步动作实现β₁拐臂绕β₁转轴的后侧滑角β₁角度变化，左侧β₁油缸的缸杆伸出、同时右侧β₁油缸的缸杆缩回实现β₁拐臂绕β₁转轴的负向运动，相应的左侧β₁油缸和右侧β₁油缸的缸杆反向动作实现β₁拐臂绕β₁转轴的正向运动；

由β₁拐臂前半部分左右对称分布的一对串联β₂油缸组同步动作实现β₂拐臂绕β₂轴的前侧滑角β₂角度变化，左侧β₂油缸的缸杆伸出、右侧β₂油缸的缸杆缩回实现β₂拐臂绕β₂转轴的负向运动，相应左侧β₂油缸和右侧β₂油缸的缸杆反向动作实现β2拐臂绕β2轴的正向运动，

模型的侧滑角由β1拐臂和β2拐臂反向协同运动实现侧滑角β变化，β1拐臂和β2拐臂采用两自由度的反向补偿运动能够实现模型横向运动过程中，模型中心保持在风洞中轴线上；

基于支撑机构的运动特征，驱动控制硬件平台设计采用分布式的设计方式，上位机PC、控制器主机及Y控制部分置于地面，移动端α、β角度的控制部分置于运动横臂上，各部分间通过EtherCAT协议进行通讯。控制器主机采用内嵌实时核的PC-Based控制器及各部分间利用EtherCAT协议进行通讯，可以更好的发挥高实时性的控制算法的优势，提升虚实轴跟随及双轴同步性能。以液压伺服阀与各类传感器构成的调控感知单元，以工业PC为平台建立系统管理单元。利用EtherCAT通讯协议实现控制器主机与与各控制部分间的信息交互，α、Y控制部分控制α、Y伺服阀分别驱动并联伺服α油缸组、Y向并联伺服油缸组同步伸缩实现机构的迎角与升降运动，内置油缸的磁栅尺作为闭环控制的位置反馈信号；β1、β2控制部分：控制β1、β2伺服阀分别驱动串联β₁油缸组、串联β₂油缸组同步伸缩实现机构的侧滑角运动，内置于其油缸内的磁栅尺作为闭环控制的位置反馈信号；上位机PC内运行上位机程序通过以太网与主站进行命令传输实现对控制系统管理。上位机程序负责完成对控制系统的管理以及与风洞试验其他系统（主控系统）进行数据通讯；控制器主机为系统底层核心算法运行平台，横臂控制箱包含α、β1、β2伺服阀控制模块及各种信号接口模块，作为角度控制的信号输入输出端口配合主机完成对横臂各轴的精确控制；Y部分的控制与信号模块置于地面控制柜，配合主机实现对Y轴升降运动的精确控制。

在上述硬件平台的基础上设计控制算法，算法以经典PID控制理论为基础，结合系统内控制与执行元件的特性及机构运动特征，如图3-4所示，在闭环控制环节引入多层插值规划修正曲线以优化单轴位置、速度及双轴同步控制精度，同时结合模型在试验过程中运动空间受限的特征，在控制方法中引入模型支杆特征参数及模型空间阈值参数，从而保证试验过程中模型中心始终处于风洞中轴线一定范围内。

具体的，在空载条件下，利用激光跟踪仪对并联伺服α油缸组、串联β₁油缸组、串联β₂油缸组的伸缩量与对应的角度α、角度β₁、角度β₂的角度值以1°间隔进行测量标定，如图5-7所示，以角度为横坐标、油缸伸缩量为纵坐标进行插值规划分别形成L-α角度-伸缩量插值标定表、L-β₁角度-伸缩量插值标定表、L-β₂角度-伸缩量插值标定表，各油缸组在进行伸缩运动控制时会调用相应的角度-伸缩量插值标定表，实现位置精确控制；

对并联伺服α油缸组、串联的β₁油缸组、串联的β₂油缸组及Y向并联伺服油缸组在开环条件下分别进行驱动，并记录下给定伺服阀控制的模拟量比例值以及该比例值作用下的对应油缸运动速度值，其中模拟量值百分比为纵坐标，对应油缸运行速度值作为横坐标，如图8-11所示，分别形成α_Vol-Vel模拟量-速度插值标定表、β_1Vol-Vel模拟量-速度插值标定表、β_2Vol-Vel模拟量-速度插值标定表及Y_Vol-Vel模拟量-速度插值标定表，各油缸组在进行运动时会调用相应的模拟量-速度插值标定表参与闭环运动控制环节，实现速度精确控制；

在进行横、纵向联动控制中，包括进行纵向联动：并联伺服α油缸组与Y向并联伺服油缸组同步；以及横向联动：串联β1油缸组与串联β2油缸组同步，采用α-Y同步插值表、β-β1同步插值表及β-β2同步插值表，各油缸组调用相应的同步插值表，实现位置精确联动同步控制；其中，

如图12所示，α-Y同步插值表以1°间隔的α角度值为横坐标、竖直Y方向高度值为纵坐标经过插值标定建立，

如图13所示，β-β1同步插值表以1°间隔、侧滑角β为横坐标、后侧滑角β₁为纵坐标建立，

如图14所示，β-β2同步插值表以1°间隔、侧滑角β为横坐标、前侧滑角β2为纵坐标建立；

进而，利用了多层插值标定关系优化了系统运行的速度、位置及同步关系。

上述插值标定表的建立与调用可以很好的优化各结构的运动控制的速度与位置精度，而在进行纵向联动（α与Y同步）及横向联动控制（β1与β2同步）时要求α轴与Y轴、β1轴与β2轴有较高的位置同步关系，因此在进行横、纵向联动控制中加入α-Y同步插值表、β-β1同步插值表及β-β2同步插值表。其中α-Y同步插值表以α角度值为横坐标（1°间隔）与Y磁珊尺对应的线性高度值为纵坐标经过插值标定建立，β-β1同步插值表以侧滑角β为横坐标（1°间隔）与β1的对应角度为纵坐标建立，β-β2同步插值表以侧滑角β为横坐标（1°间隔）与β2的对应角度为纵坐标建立。

进一步考虑到不同试验模型与尾撑机构的连接可能存在差异以及模型在风洞中的运动空间受风洞试验段尺寸限制，因此在控制方法中增加模型支杆特性参数与模型中心偏离阈值参数，模型支杆特性参数包含Len与H1两个参数，其中Len为α转轴至模型中心的水平距离，H1为α转轴至模型中心的垂直距离，根据模型尾撑系统结构的特征及联动关系获得模型竖直Y方向的高度值的补偿量△y与模型迎角α实时的角度变化量间的对应关系：

△y= -[Len×sinα’-H1×(1-cosα’)]

侧滑角β运行分解关系：

β₁=sin^-1[(L_β2+Len×cosα)/ L_β1]

β₂=β’-β₁

其中α’，β’分别为输入的迎角目标值与侧滑角目标值，当机构运行到位后，侧滑角实际值β=β’，迎角实际值α=α’，前侧滑角β₂与输入的侧滑角目标值β同向，后滑角目标值β₁与输入的侧滑角目标值β’反向，L_β1为β₁臂长度：5000mm，L_β2为β₂转轴至α转轴的横向距离：600mm，通过在控制算法中加入补偿量△y及β’角度分解关系，保证了试验过程中模型中心保持在风洞中轴线上运动。通过在控制算法中加入模型支杆参数优化Y对α角度变化的补偿量及β角度分解关系，从控制算法层面保证了试验过程中模型中心保持在风洞中轴线上运动。

结合机构结构尺寸与运行轨迹特点,以风洞中轴线为参考零点，如图15所示，设置模型中心点偏离风动中轴线的纵向距离偏离阈值±H，模型纵向偏离值△H为：△H=△y+Hy，其中，Hy为系统在竖直Y方向的高度的实际位置值，当-H<△H<+H时系统正常运行，当△H≤-H或△H≥+H时系统自动闭锁保护；

如图16所示，设置模型中心点偏离风动中线的横向距离安全阈值±L，计算获得模型横向偏离值△L为：

△L =L_β1×sinβ₁+（L_β2+Len×cosα）×sinβ

当-L<△L <+L时机构正常运行，当△L≤ -L或△L≥ +L时系统自动闭锁保护;确保模型在风洞试验段内横、纵向安全空间范围内运行。

当试验要求的模型迎角较大（正向或负向）时，Y向机构受风洞试验段上、下壁面的限制而无法实现全迎角范围补偿，需要在控制过程加入纵向角度联动范围的限定，当α在联动角度范围内时Y轴正常补偿运动，超出补偿范围，系统在竖直Y方向停止在补偿阈值位置，α角单独继续运动至目标迎角值。

实施例2

如图17所示，具体按如下步骤实施:

步骤1：启动液压系统，使得供油压力达到系统运行额定压力（20MP）；

步骤2：根据风洞试验计划设定两轴运行速度及软限位，一般设定α速度为0.5°/s,β1速度设定为0.5°/s，β2速度设定为1°/s，Y向速度设定为30mm/s。角度软限位设定要试验需求角度范围两端各外扩0.5°，Y向外扩100mm；

步骤3：判断各轴是否满足解锁条件，如不满足检查系统急停键、限位状态、系统压力值以及报警状态，处理使得解锁条件处于满足状态；

步骤4：打开各轴液压锁，使得各轴处于伺服状态；

步骤5：通过现场测量并设定各轴零点，将α行至模型零点位置测量并输入支杆特性参数Len与H1，并基于零点设定α-Y轴联动范围及模型中心点偏离风动中轴线的纵向偏离阈值±H及横向偏离距离安全阈值±L，一般情况联动范围需要α联动运行测试验证得到最佳范围值，±H值根据纵向角度范围测试确定，±L值设为150即可；

步骤6：接收控制指令，根据指令执行单轴或两轴同步运动。单轴运动一般为手动调试或做地效试验时Y的升降运动，运动过程中会判断限位（包含各轴软限位及模型空间偏离阈值限位），同步运行过程中会判断是否到达联动范围阈值，超阈值时根据附图5同步关系运行；

步骤7：根据试验计划继续执行下条命令，如结束试验将各轴回零位并闭锁。

Claims (4)

1. 一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，所述的大迎角尾撑试验系统能够实现模型的迎角α、后侧滑角β1、前侧滑角β2及竖直Y方向的四个自由度，其中由一对并联伺服α油缸组同步伸缩驱动α头绕α转轴实现模型迎角α的变化，并联伺服α油缸组的缸杆伸出时，α头带着安装于其前端的模型支杆绕α转轴实现机构迎角的负向运动，安装于支杆前端的试验模型随模型支杆产生负向迎角变化，α并联伺服油缸的缸杆缩回时，实现试验模型的正向迎角变化；由一对Y向并联伺服油缸组同步伸缩实现模型沿竖直方向Y的直线运动， Y向并联伺服油缸组采用提拉式倒装方式，当Y向并联伺服油缸组的缸杆伸出时实现系统下降运动，以反向补偿α角因正向运动产生的模型中心高度正向变化，当Y向并联伺服油缸组的缸杆缩回时，实现系统的上升运动以反向补偿α角负向运动产生的模型中心高度负向变化，并联伺服α油缸组和Y向并联伺服油缸组对模型的两自由度的同步驱动，实现了模型迎角α的变化，同时保持模型的中心在风洞中轴线上；

由β₁拐臂后半部分左右对称分布的一对串联β₁油缸组同步动作实现β₁拐臂绕β₁转轴的后侧滑角β₁角度变化，以逆时针为正向，顺时针为负向，左侧β₁油缸的缸杆伸出、同时右侧β₁油缸的缸杆缩回实现β₁拐臂绕β₁转轴的负向运动，相应的左侧β₁油缸和右侧β₁油缸的缸杆反向动作实现β₁拐臂绕β₁转轴的正向运动；

由β₁拐臂前半部分左右对称分布的一对串联β₂油缸组同步动作实现β₂拐臂绕β₂轴的前侧滑角β₂角度变化，左侧β₂油缸的缸杆伸出、右侧β₂油缸的缸杆缩回实现β₂拐臂绕β₂转轴的负向运动，相应左侧β₂油缸和右侧β₂油缸的缸杆反向动作实现β2拐臂绕β2轴的正向运动，

模型的侧滑角由β1拐臂和β2拐臂反向协同运动实现侧滑角β变化，β1拐臂和β2拐臂采用两自由度的反向补偿运动能够实现模型横向运动过程中，模型中心保持在风洞中轴线上；

其特征在于，在各油缸的控制算法中加入如下插值标定表：

在空载条件下，对并联伺服α油缸组、串联β₁油缸组、串联β₂油缸组的伸缩量与对应的角度α、角度β₁、角度β₂的角度值以1°间隔进行测量标定，以角度为横坐标、油缸伸缩量为纵坐标进行插值规划分别形成L-α角度-伸缩量插值标定表、L-β₁角度-伸缩量插值标定表、L-β₂角度-伸缩量插值标定表，各油缸组在进行伸缩运动控制时会调用相应的角度-伸缩量插值标定表，实现位置精确控制；

对并联伺服α油缸组、串联的β₁油缸组、串联的β₂油缸组及Y向并联伺服油缸组在开环条件下分别进行驱动，并记录下给定伺服阀控制的模拟量比例值以及该比例值作用下的对应油缸运动速度值，其中模拟量值百分比为纵坐标，对应油缸运行速度值作为横坐标，分别形成α_Vol-Vel模拟量-速度插值标定表、β_1Vol-Vel模拟量-速度插值标定表、β_2Vol-Vel模拟量-速度插值标定表及Y_Vol-Vel模拟量-速度插值标定表，各油缸组在进行运动时会调用相应的模拟量-速度插值标定表参与闭环运动控制环节，实现速度精确控制；

在进行横、纵向联动控制中，包括进行纵向联动：并联伺服α油缸组与Y向并联伺服油缸组同步；以及横向联动：串联β1油缸组与串联β2油缸组同步，采用α-Y同步插值表、β-β1同步插值表及β-β2同步插值表，各油缸组调用相应的同步插值表，实现位置精确联动同步控制；其中，

α-Y同步插值表以1°间隔的α角度值为横坐标、竖直Y方向高度值为纵坐标经过插值标定建立，

β-β1同步插值表以1°间隔、侧滑角β为横坐标、后侧滑角β₁为纵坐标建立，

β-β2同步插值表以1°间隔、侧滑角β为横坐标、前侧滑角β2为纵坐标建立；

进而，利用了多层插值标定关系优化了系统运行的速度、位置及同步关系。

2. 根据权利要求1所述的一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，其特征在于：增加模型支杆特性参数与模型中心偏离阈值参数，模型支杆特性参数包含Len与H1两个参数，其中Len为α转轴至模型中心的水平距离，H1为α转轴至模型中心的垂直距离，根据模型尾撑系统结构的特征及联动关系获得模型竖直方向Y的高度值的补偿量△y与模型迎角α实时的角度变化量间的对应关系：

△y= -[Len×sinα’-H1×(1-cosα’)]

侧滑角β运行分解关系：

β₁=sin^-1[(L_β2+Len×cosα)/ L_β1]

β₂=β’-β₁

其中α’，β’分别为输入的迎角目标值与侧滑角目标值，当机构运行到位后，侧滑角实际值β=β’，迎角实际值α=α’，前侧滑角β₂与输入的侧滑角目标值β同向，后滑角目标值β₁与输入的侧滑角目标值β’反向，L_β1为β₁臂长度，L_β2为β₂转轴至α转轴的横向距离，通过在控制算法中加入补偿量△y及β’角度分解关系，保证了试验过程中模型中心保持在风洞中轴线上运动。

3.根据权利要求2所述的一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，其特征在于：以风洞中轴线为参考零点，设置模型中心点偏离风动中轴线的纵向距离偏离阈值±H，模型纵向偏离值△H为：△H=△y+Hy，其中，Hy为系统在竖直Y方向的高度的实际位置值，当-H<△H<+H时系统正常运行，当△H≤-H或△H≥+H时系统自动闭锁保护；

设置模型中心点偏离风动中线的横向距离安全阈值±L，计算获得模型横向偏离值△L为：

△L =L_β1×sinβ₁+（L_β2+Len×cosα）×sinβ

当-L<△L <+L时机构正常运行，当△L≤ -L或△L≥ +L时系统自动闭锁保护，确保模型在风洞试验段内横、纵向安全空间范围内运行。

4.根据权利要求2所述的一种提高大迎角尾撑试验系统控制精度的优化方法，其特征在于：当试验要求的模型迎角较大时，系统受风洞试验段上、下壁面的限制而无法实现全迎角范围补偿，需要在控制过程加入纵向角度联动范围的限定，当模型迎角α在联动角度范围内时，系统在竖直Y方向高度正常补偿运动，超出补偿范围，系统在竖直Y方向停止在补偿阈值位置，模型单独继续运动至目标迎角值。

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