大功率机电静压伺服机构动态特性研究

针对大功率机电静压伺服机构在摇摆未来火箭发动机中的潜在应用,研究了其高动态实现的技术途径。结果表明,相对于大惯量摇摆发动机自身偏低的结构固有频率,泵控液压作动器可以有足够高的液压固有频率。采用结构一体化的伺服电机泵和伺服机构本体设计,可以消除传统连接导管等对液压固有频率的负面影响,结合成熟的伺服电机驱动控制技术,可以实现满意的频宽。通过进行理论仿真分析、样机设计制造和试验研究,在1000 kg·m2大惯量模拟负载条件下,输入5%满幅值指令时,10 kW级别样机的-3 dB幅频带宽达71.2 rad/s,-45°相频带宽达18.5 rad/s,且负载谐振抑制性能良好。由此可见,机电静压伺服机构具备应用于火箭摇摆发动机之类的大功率场合的高动态能力。     

提高大功率机电静压伺服机构动静态性能控制算法研究

提出融合陷波器、非线性PID和前馈的提高大功率机电静压伺服机构(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA)动静态性能的控制算法。陷波器用于抑制负载结构谐振。在此基础上,设计非线性PID和前馈算法,研制了样机,解决了纯比例控制器难以兼顾静态精度、谐振峰值和相位的问题;建立了数学模型,研制样机,并进行了系统仿真和试验研究。结果表明:采用惯性模拟负载台(转动惯量1000kg·m~2),进行0.1°频率特性测试,相比以往算法,在负载结构抑制效果相当的情况下,跟踪精度提高一倍,-45°相频带宽从18.5rad/s扩展至25rad/s,验证了机电静压伺服机构实现大推力火箭发动机高性能摇摆控制的可行性。     

三余度机电伺服机构试验验证

设计三余度机电伺服机构,并对其进行试验验证。设计三选二多数表决的控制策略,对输入和反馈信号进行表决;设置故障检测和隔离,检测电机相电流并进行逻辑判断,进行通道隔离。设计故障注入试验,研究在故障情况下三余度机电伺服机构能否正常工作。研究表明,采用三冗余设计使伺服机构在一度故障时能够隔离故障通道,保证伺服机构正常工作,提高了伺服机构的可靠性。     

伺服机构虚拟样机仿真研究

为提高伺服机构的设计效率,引入虚拟样机仿真技术。在CAD软件中建立伺服机构的实体3D模型;将其导入仿真软件ADAMS中,进行运动学及动力学仿真;通过ADAMS/controls接口模块实现ADAMS与MATLAB的联合仿真。仿真结果表明该伺服机构具有良好的动态响应特性,验证了联合仿真技术指导实际设计过程的可行性。     

一种小型轻质化高动态伺服机构

介绍了一种小型轻质化高动态伺服机构,针对航天飞行器小型化和高工作性能的要求,对伺服机构进行了小型化、轻质化计,采用永磁同步电机与传动机构平行式布局方案和壳体精细化的减重槽设计,以降低结构质量;通过侧壁安装的方式和混装电连接器等外部接口优化设计,降低了伺服机构的外形尺寸;采用位置-速度-电流环的三环控制与限波补偿控制策略相结合的控制方式,在实现伺服机构高动态响应的同时保证稳定性.通过理论分析和试验验证,该伺服机构方案设计合理、可行,满足安装空间和外形尺寸要求的同时,实现了高动态响应.     

载人航天高可靠伺服技术

回顾了载人航天高可靠伺服技术的研制道路，介绍了用于载人航天火箭推力矢量控制中的新型三余度伺服机构的技术特点，对载人航天伺服技术的未来发展进行了分析和展望。     

一种机电伺服机构数字化设计集成优化技术及应用

以航天机电伺服机构为应用对象,给出机电伺服机构集成优化系统的开发背景,提出涵盖机电伺服机构总体、结构、控制3个专业的集成优化系统开发方案;研究基于流程集成及设计优化环境(ModelCenter)的机电伺服机构设计常用数字样机软件(包括Pro/E,ANSYS,ADAMS,AMESim)的包装技术;针对某机电伺服机构总体参数设计问题,提出两种优化方案,并对优化结果进行对比,给出机电伺服机构集成优化系统的关键技术及应用情况.     

海水腐蚀疲劳试验设备中应用的电液伺服机构

一、概述伺服系统在我国的现代化建设中,正在得到日益广泛的应用。而在所有的伺服系统中,比如电伺服系统、液压伺服系统、电液伺服系统等等,尤以电液伺服系统反应最快、控制精度最高、工作稳定可靠,又能以小功率控制大功率输出;且体积小、重量轻。由于电液伺服系统具有上述显著特点,因此,它越来越普遍地应用在许多先进工业技术中。大家知道,电液伺服系统是由电液伺服机构和放大器组成,而电液伺服机构的心脏是电液伺服阀。在某种意义上讲,电液伺服阀的发展进程反映了电液伺服技术的发展历史。1920     

箭用组合式伺服动力电源技术研究

基于箭上发电技术,并结合蓄电池与电容构成组合电源,提出一种新型的箭上机电静压伺服机构组合电源供应方案.就箭用组合电源的组合方案、控制方法、仿真分析与试验验证结果进行分析,结果表明,箭用组合电源能够满足机电静压伺服机构的用电需求,其相较于传统化学电池负载调整率更小、供电电压更为平稳,扩容后可向箭上其他电气负载进行供电,是新一代智慧火箭电源方案的重要补充.     

火炮电控静压驱动系统

将静压驱动应用于火炮的驱动系统中,利用电液比例控制技术,实现火炮的自行走功能。通过对闭式系统进行分析,提出泵控马达系统的数学模型,并进行动态仿真,研究了静压驱动系统的动态特性。通过对火炮电控静压驱动系统的实测试验,获得了输出压力一流量曲线,验证了恒功率特性。由于采用电控单元(ECU),减轻了火炮的质量,提高了机动性。为军用车辆的静压驱动提供了范例。     

电动伺服机构中非线性因素的优化设计

采用虚拟样机技术对电动伺服机构中的传动间隙、刚度、摩擦力矩等非线性因素进行了分析,建立了数学模型,得到了相应的仿真特性曲线。通过优化设计,并结合实际样机的试验结果,对非线性因素进行控制,取得了满意的效果。     

XCOR公司研制新的火箭发动机泵

XCOR航空航天公司 4月 2 6日宣布 ,该公司验证了一个往复式活塞泵试验样机。火箭发动机的关键组成部分就是燃料和氧化剂泵。从初始设计到泵压验证 ,样机的研制工作用了不到 4个星期的时间 ,样机的流量适合于 XCOR公司最近安装在 EZ-火箭上的 XR- 4 A3发动机。据 XCOR公司总工程师说 ,与目前的火箭发动机泵相比 ,该往复式活塞泵样机设计有许多优点。例如 ,它可以非常迅速地停止和启动。目前的涡轮泵被用在较大的火箭发动机上 ,但是不能按比例缩小以安装在小型发动机上 ,而且成本相当高。XCOR公司希望继续对该项设计进行研制 ,并计划…     

虚拟样机技术在机构设计中的应用

在Solid Edge中进行伺服机构零件的设计建模及整机装配,将Solid Edge数字三维模型导入Visual Nastran,得到其虚拟样机模型。应用Visual Nastran完成机构的动力学仿真,并对仿真结果进行分析,实现优化设计。最后使用UG进行复杂零件虚拟加工,检验零件的加工工艺性,为物理样机研制提供保障。     

火箭发动机喷管伺服机构负载模拟系统设计与实验

针对火箭发动机喷管伺服机构的半物理仿真需要,设计一种可对惯性负载、摩擦力矩负载、弹性力矩负载、伺服机构安装刚度进行模拟的电液负载模拟系统。依据伺服机构负载特点,由机械的方式实现惯性负载、摩擦负载以及安装刚度的模拟,由阀控伺服马达实现弹性力矩的模拟;分别建立伺服机构系统和马达加载系统的数学模型,并为马达加载系统设计基于速度前馈补偿和力矩前馈的控制系统;进行负载模拟器的现场实验,实验结果表明,各种加载负载满足精度要求,验证了负载模拟器设计的合理性和实用性,以及控制策略的有效性。     

电静压伺服机构故障诊断中的主成分分析方法应用

研究采用主成分分析方法（Principal Component Analysis，PCA）诊断电静压伺服机构的故障。为了诊断电静压伺服机构的故障，测试健康工况和故障工况下的阶跃特性，选取位置指令、反馈、速度和电机电流等参数作为多分析变量。建立健康工况的主元模型，得到平方预测误差（Squared Prediction Error，SPE）统计量及Hotelling-T2（T2）统计量及其阈值。在此基础上，对故障工况进行主成分分析，得到SPE和T2及其相对于健康工况的阈值对比情况，从而判断其是否故障。试验研究了增压油箱漏气及油滤堵塞两种故障工况，作动器速度均发生了明显变化。但相比传统的单一速度值判别，主成分分析得到的SPE可以将故障差异的数字量化程度进一步提高一个数量级，并且不同故障模式下的T2差异程度也不相同。研究结果表明，主成分分析方法可以有效地识别电静压伺服机构的故障及其特征，可以作为预测健康管理中的一种可选信号融合工具。     

小型化Ka波段65W脉冲功放模块

脉冲功放模块是微波雷达发射机的基本单元,通过多路脉冲功放模块可合成为大功率发射机。该脉冲功放模块采用多个功率放大芯片进行小型化功率合成,并对功率芯片漏极电源进行脉冲调制,实现了Ka波段65W脉冲功放功率调制。该模块具有频段高、功率大、体积小和脉冲控制范围大的特点。     

采用变转速泵源降低液压舵机无效功率的研究

高压力、大功率和高转速是导弹舵机泵源的突出特点，这一特点带来的突出问题就是高无效功率带来了系统高温，使舵机系统的工作时间和性能受到了很大的限制。为了有效的降低舵机系统的无效功率。本文提出了为弹载液压舵机配备变转速泵源，并对变转速泵源进行了总体方案的设计，主要包括：泵源的总体结构、泵源转速指令的获得方法、泵源电机转速控制策略。最后以matlab为工具进行了仿真分析，仿真结果表明采用变转速泵源降低弹载液压舵机无效功率的方法是可行的。     

新型大功率凸轮活塞发动机结构设计与试验

为满足轻型水下航行器高速航行的功率需求,提出双峰7缸新型凸轮活塞发动机设计方案。在满足强度设计基础上,对凸轮活塞发动机的凸轮机构、缸体、配气阀、活塞等主要部件进行结构设计,确定其主要参数;加工原理样机,设计试验方案,搭建试验系统,对原理样机的性能进行测试,并对试验结果进行分析。试验结果表明：新型凸轮活塞发动机结构设计合理,材料选用正确;原理样机起动可靠,运转平稳;总功率达到92 kW,并稳定运行,成功达到大功率设计目标。     

光电稳定平台伺服机构低速及稳定性能控制方法研究

由于光电稳定平台伺服机构中不可避免地存在转矩扰动,传统控制方法难以对其补偿达到满意性能,针对此问题,提出一种状态扩展Kalman滤波算法。结合前馈控制提升伺服带宽,实现伺服机构低速平稳性和稳定精度的优化;为验证该算法的有效性,对采用直驱、谐波传动以及摆线针轮行星传动的光电伺服机构开展了多组控制性能实验对比。实验结果表明,相比于传统控制方法,所提控制算法能够更为有效地补偿转矩扰动,显著提升光电伺服机构的低速平稳性及稳定性能。     

基于模糊自学习的导弹电液伺服机构滑模跟踪控制

针对导弹电液伺服机构的跟踪控制问题,设计了一种基于模糊自学习的滑模控制方案.在常规的滑模变结构控制中引入模糊自学习方法,有效地削弱滑模切换控制所产生的抖振.同时系统具有良好的跟踪性能,提高了电液伺服机构的跟踪精度.仿真比较结果验证了该控制方案的有效性.