侯京锋 郝岩研 芮鹏 石航

小型油气支承油气弹簧单元控制策略设计

侯京锋 郝岩研 芮鹏 石航

（北京强度环境研究所，北京 100076）

油气弹簧单元为油气支承系统内一核心子单元，本文在梳理利用油气支承进行全箭模态试验自由边界模拟基本流程的基础上，设计系统控制流程，实现压力控制到位移控制的自动切换，针对油气弹簧单元的小阻尼大时滞特点，从积分和微分的角度改良PID算法，从机理上分析油气弹簧单元与常规液压缸的差异，设计修正算法。实测表明，控制流程设计合理，控制模式转换瞬间位移过冲较小，活塞位控上升及保持过程平稳，满足模态试验边界模拟要求。

油气支承；油气弹簧；控制流程；修正算法

0 引言

油气支承系统可为试验件提供柔性支承，释放边界上的六个自由度，从而模拟大型运载火箭地面模态试验中要求的自由-自由边界条件。20世纪60～70年代，NASA已成功利用油气支承系统对土星V进行全箭模态试验的边界模拟[1]。

油气弹簧单元为油气支承系统内一核心子单元，可提供垂向承载并实现垂向弱刚度支撑，同时在负载偏心时，具有一定的抗倾覆能力。油气弹簧单元内上半部分腔体内充满高压气体，利用气体的可压缩性，实现轴向的弱刚度支撑；下半部分腔体及环形间隙部分充满高压液压油，利用静压支承减小运动阻尼[2]。

NASA研制的油气支承系统（Hydraulic Support）油路采用粗调与精调液压阀并联[1]，各台支承手动独立控制，调节过程较慢。……