航空发动机反推作动系统的AMESim-Simulink控制仿真

航空发动机反推作动系统作为反推系统的重要组成部分,对飞机着陆减速有着重要意义。为了深入了解反推作动系统的展开收起运动特性,对反推作动系统的全行程过程进行了运动分析和数学模型创建,采用数值仿真方法对系统进行了仿真计算,研究了反推作动系统的缓冲性能、同步性能以及温度对运动过程的影响。结果表明：系统仿真模型对全运动过程具有良好的预测效果,可成为系统运行和性能检测有效分析工具;系统的缓冲装置将末端碰撞速度降低至0.15 m/s以内,可以有效削弱作动器的剧烈碰撞;系统运行的最大不同误差主要发生在展开或收起极限位置处,提高系统起动加载的同步性和精度,同时保持外载阻尼特性的一致性,以此减小系统运动的同步性误差;系统在低温环境下仍可以进行展开工作,但运行速度受到极大影响。     

基于AMESim的带自动回中功能液压系统研究

 针对矢量喷管控制系统在故障状态回中的需求,在液压系统作动器设计中引入回中小孔,设计了具有自动回中功能的出口面积调节作动系统。该系统的自动回中功能不需控制系统控制,也不需提供外力即可实现作动器的自动回中。给出了自动回中功能的工作原理,并对系统的工作原理和零组件特性进行了理论分析;根据实际所应用的面积调节系统建立了液压系统的AMESim仿真模型,利用不同工作模态下转换阀和作动器等液压元件的仿真参数对模型参数进行了优化;将有回中小孔系统和无回中小孔系统的数字仿真结果进行了对比,并分析了影响回中位置的因素。仿真结果证明了引入回中小孔的有效性,并且回中后位置精度满足使用要求,运动平稳,在零位附近没有显著震荡现象;表明了回中小孔与活塞之间的开口度越大,回中时间越长,且回中位置误差越大;进油口的孔径越大,回中时间越快,但回中误差也相应变大。同时,数字仿真给出了回中小孔的具体设计参数,对工程研制具有一定的指导意义。     

基于AMESim的液压作动系统动刚度仿真分析

为研究作动系统的动刚度特性,该文建立了作动系统的力平衡以及流量方程,利用AMESim软件搭建液压作动系统的仿真模型,通过在作动系统输出端施加按正弦规律变化的干扰力,改变干扰力的频率,对作动系统的动刚度进行仿真分析,研究系统固有频率与动刚度的关系,从而分析动刚度的影响因素。仿真结果表明,作动系统的负载折算到作动器输出端的质量以及安装刚度和作动器输出端至舵面的连接刚度等参数要与作动系统相匹配,才能使作动系统的动刚度满足性能要求。该文仿真分析对作动系统动刚度研究具有一定的指导意义。     

液压作动器回中锁紧协同作用特性分析

针对某飞行器液压作动器在服役工况下的自动回中、锁紧功能需要,分析了作动器动作次序、工作机理、液体回路及锁紧部件间的协同作用机制。液压作动器各部件油液连通耦合,运动相对独立。分别建立锁紧部件力学模型、作动器活塞和锁紧销的数学模型,通过理论仿真求解运动部件的动态响应。对比动态响应幅值、速度,结合装置内部空间结构及参数范围,评估故障锁紧过程中锁紧杆和锁紧销协同作用的可行性及空间干涉问题。为保证锁紧可靠性和稳定性,提出了结构尺寸优化方案。优化结果表明:某型液压作动器在1800 N压、拉负载作用下,锁紧销与锁紧杆分别经过66 ms和90 ms的相对运动后,可实现可靠锁紧;所建立的数学模型,可为液压作动器性能可靠性和安全性提供一定理论和技术支持。     

液压作动器的全局滑模控制研究

液压作动器是一种典型的非线性、参数不确定性系统,且其作用任务复杂,传统的滑模控制难以保证系统在趋近模态时具有较好的动态性能和鲁棒性。针对这一问题,提出了一种适用于液压作动器的全局滑模控制器,使系统从初始时刻就一直运动在滑模面上,实现系统响应全过程的鲁棒性。将该控制器应用于液压作动器的位置伺服仿真实验中,仿真结果表明设计的全局滑模控制器具有较好的动态特性,对外负载变化具有较强的鲁棒性。     

正流量液压挖掘机动臂回路流量特性分析

针对液压挖掘机动臂在下降过程中重力势能利用率低的问题,对挖掘机动臂机构和液压系统进行了理论分析,分别建立了液压挖掘机动臂在下降过程中的机构运动学模型和液压回路的数学模型。采用AMESim软件建立了动臂机构运动与液压回路的仿真模型,分析主泵-多路阀-负载的正流量控制参数。并通过遗传算法优化节流阀通径,得出两组节流阀通径最优值。     

一种新型EHA及其仿真分析

针对近年来飞机机载作动系统的发展,本文介绍了一种采用功率电传方式的新型作动器(EHA),分析了其原理及特点,讨论了作动系统的建模和加权系数的优化模型,采用Matlab/Simulink对其进行仿真,结果表明能有效提高作动系统动态性能,功率电传作动系统的研制具有重要意义。     

某型飞机投水作动系统建模与同步性仿真分析

提高某型飞机投水舱门的同步性是保证灭火任务顺利完成的关键。为了开展多参数对收放作动筒同步性影响的研究工作,首先,基于投水灭火流程和投水作动系统液压原理,通过AMESim的液压元件库、逻辑库和状态机,建立了投水作动系统仿真模型。其次,通过连续投水工况仿真模拟,进行投水作动系统方案的功能性能分析,从而验证了仿真模型符合某型投水飞机工况性能要求。最后,通过批处理模式探究各敏感参数对多投水舱门收放作动筒的同步性影响。仿真表明：投水作动系统仿真模型可以实现多系统、多模式等不同任务和功能的仿真分析,电磁阀流量、负载、舱门作动筒活塞杆直径和管路直径对多缸同步性有着明显影响。     

电静液作动器(EHA)负载匹配方法研究

电静液作动器(EHA)作为未来多电飞机作动系统的功率部件,其机械特性与负载特性适应程度,直接影响EHA对功率需求.基于EHA负载研究,从静态和动态两方面进行EHA参数匹配设计,并对主要因素的影响进行分析,建立数学模型、仿真模型和搭建试验台,通过仿真和试验对匹配参数进行验证,形成以一种电静液作动器(EHA)负载匹配通用方...     

DDA作动筒抖动现象的研究

以某型直接驱动式作动器(DDA)为研究平台,针对其试验过程中作动筒出现的抖动现象进行分析并探究原因,同时提出相应的改进措施以解决抖动问题。经过理论分析与AMESim仿真分析,得出作动筒抖动的原因是DDV含有非线性环节。主要在提升电动机输出力、改变配流阀开口方式、提高线圈电阻并增大电气前向增益方面提出改进措施,试验结果表明作动筒无抖动现象。     

新型高效电磁作动器的研制及特性分析

研制了一种应用于发动机振动主动控制系统的新型高效电磁作动器。介绍了作动器的结构原理，对作动器的磁场进行了计算，利用Ansys软件对其弹簧刚度进行了分析。将作动器的力传递模型简化为单自由度振动系统，计算了作动器的作动力，通过Matlab仿真软件对其力传递特性进行了仿真分析。以正弦信号输入对作动器的作动特性进行了试验，结果表明，试验分析和仿真分析比较吻合，作动器作动力大，性能良好，可以很好地应用于发动机的振动主动控制。     

一种主动阻尼式燃气作动器的设计及实验验证

为了减小导弹高超音速飞行时,其折叠式舵面在严酷的风载条件下展开到位时的冲击,设计了一种主动阻尼式内缩型燃气作动器,并研制了原理样机。在对作动器的结构、工作原理进行介绍的基础上,设计了其主要零部件并进行了有限元分析。确定了舵面风载荷模拟加载的方法并搭建了地面模拟加载实验系统。建立了作动器工作过程的数学模型和仿真模型,并利用MATLAB/Simulink进行了仿真分析,获得了作动器的主要技术参数,进行了地面模拟加载实验验证,结果表明:在顺风载荷条件下,作动器的活塞拉杆先加速运动,然后减速运动,最后以较小的速度运动到位,因此作动器具有良好的负载自适应能力。实验结果与仿真结果基本一致,可为后续工程应用提供参考。     

集成电动静液作动系统理论与技术

飞机多电化时代已经到来,飞机发动机、发电机、配电系统、用电系统、环控系统、作动系统、起降转弯刹车系统以及其他机载系统都在发生着多电化的变化。该文从多电化趋势阐述集成电动静液作动器的国外研发现状,介绍了集成电动静液作动系统的组成原理、相关理论和关键技术。     

形状记忆合金变刚度软作动器设计

软体材料作动器具有良好的目标抓取适应性，为实现软作动器结构的轻量化，保证抓取与承载能力，采用形状记忆合金丝作为驱动元件，设计出一种可变刚度的软作动器。首先，基于形状记忆合金（shape memory alloy，简称SMA）一维本构关系建立了作动器的弯曲变形力学模型；其次，通过实验对力与变形之间的关系进行了验证，弯曲变形与理论结果一致；最后，通过回弹结构的动力学设计，使得该作动器能够在恢复阶段快速回到初始形态。实验结果显示，加热用于变刚度的形状记忆合金丝可显著提升作动器的负载能力，从而达到变刚度的效果。     

机电作动器系统设计及动态特性研究

针对舰艇上现有的液压作动器系统体积较大,安装、维护比较复杂的问题,设计一套机电作动器系统,以取代液压作动器系统。首先进行机电作动器系统方案的设计,根据所需推力及寿命要求,合理设计电动缸的结构。建立机电作动器的AMESim模型,仿真分析其跟踪性能以及刚度对跟踪性能的影响,并从实验的角度分析研究它的动态特性。通过与液压作动器进行对比,发现机电作动器不但结构简单紧凑,体积小,而且动态性能明显优于液压作动器。     

比例阀节流负载阀口的匹配特性研究与结构改进

比例阀节流负载阀口的结构有异,为满足系统的响应要求,需要全局考虑阀的本体结构设计、阀芯运动的控制方法等。研究结果表明:执行元件的速度受节流负载阀口的影响,不同节流阀口形成的过流面积与阀芯开口之间是非线性关系。过流面积在初始阶段都有物理死区,而后面积迅速增大;改变阀口结构和尺寸可以修正面积梯度以达到动作需求。     

船舶阀门电动静液作动器混合灵敏度鲁棒控制器设计

以电动静液作动器系统为研究对象,建立系统数学模型;针对油液弹性模量摄动设计基于H_∞混合灵敏度控制器;利用MATLAB/Simulink与AMESim仿真平台,搭建船舶阀门电动静液作动系统联合仿真模型。针对电动静液作动器应用于驱动船舶中线型蝶阀实际应用背景,计算中线型蝶阀不同开度下启闭总阻力矩,并拟合为连续曲线作为系统负载特性,并对控制器算法的位置跟踪性能进行仿真验证。仿真结果表明,所设计的基于混合灵敏度H_∞控制器位置跟踪性能显著优于PID控制器,对外部干扰有较强的鲁棒性。     

拉压负载下的大推力压电直线作动器

为解决压电直线作动器在受到拉力和压力负载时的驱动问题,本文提出了一种双向压电直线作动器。该作动器主要采用双向螺旋箝位原理,实现双向大推力作动。结构上,将两个压电叠堆对称布局,梯形丝杠螺母组成螺旋箝位,匹配二者驱动时序实现压力和拉力下的驱动。为研究双向尺蠖驱动机理,设计了双向螺旋箝位机构和作动器总体结构;而螺旋箝位作为尺蠖驱动的关键因素,为了准确地表达箝位的可靠性,研究了力矩电机与柔性联轴器及压电叠堆的匹配关系,并通过ANSYS软件对箝位功能进行了仿真分析。设计加工的样机机身总长为233mm,最大外径为63mm,质量为1.1kg。搭建样机的测试系统,试验表明:该作动器的最大输出力可达190N,最高速度可达2.58mm/s,行程为60mm。     

一种电液伺服作动器在主-主工作模式下的力纷争振荡均衡方法

针对电传飞控系统舵面电液伺服作动器采用主-主工作模式带来的力纷争振荡,导致舵面疲劳,影响飞行安全的问题,提出了一种基于压力和位置双重反馈补偿的力纷争均衡控制方法.该方法通过对舵面两端的两个作动器收缩腔和伸出腔压差的比较生成压力补偿值;采用比例积分控制器,根据两个作动器之间的压力差与舵面扭转变形的比例关系将压力转化成位置进行补偿;利用积分控制对高比例增益出现的振荡和超调进行修正,消除稳态误差.再通过舵面两端的两个作动器位置传感器测得的实际位置进行比较,生成位置修正值,用来均衡两侧作动器的位置差,减少舵面两个作动器之间的方位误差,实现力纷争均衡.建立了作动器-舵面的数学模型,对均衡控制中的比例积分控制增益进行了仿真.通过物理试验平台(铁鸟)对力纷争均衡控制进行了验证,试验结果表明,力纷争均衡控制将两个作动器之间的压差从400 Psi降至190 Psi,降低了52％,均衡方法可有效降低力纷争.     

大排量工况下控压钻井节流阀节流特性研究

节流阀是控压钻井系统核心部件之一。为揭示适用于大尺寸井眼节流阀的节流特性，本文以JLKT103-35筒形节流阀为研究对象，利用ANSYS-Fluent软件开展节流阀节流特性仿真模拟，分析了钻井液排量为10～65L/s范围内不同节流阀开度对其节流压降的影响。结果表明：随着排量的增大，节流压降增长越明显；该节流阀整体线性度不佳，但以50%开度为界可划分为20%～50%和50%～100%两个不同特征的线性区间，并拟合了其节流特性方程。在蓬深某井开展了现场应用，与现场测试数据对比表明，本文所建立的节流特性方程的精度>90%，可为后续控压系统设计提供理论帮助。