机载泵阀协调控制EHA的设计与仿真分析

为了解决机载电静液作动器(EHA)响应速度与作动效率难以兼顾的问题,设计了一种泵阀协调控制的EHA并利用MATLAB/Simulink软件进行了建模与仿真分析。首先结合典型的变转速定排量EHA与直接驱动阀,阐述了系统的结构组成与工作原理,提出了根据飞行任务阶段不同而互为备份的3种工作模式;然后考虑到系统的复杂性与非线性,分别建立了泵控与阀控模式下的数学模型;最后根据某型飞行控制系统的性能要求,设计了系统的控制器并进行了仿真实验。结果表明,泵阀协调控制EHA具有较高的精确度和稳定性,同时阀控模式下系统的动态响应特性要明显优于泵控模式。     

基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵动态特性分析

为开发新式高性能轴向柱塞泵,在分析柱塞泵工作原理和运动规律的基础上,采用Kane-Huston方法建立轴向柱塞泵机液耦合作用的多体力学模型,根据轴向柱塞泵流体特性及控制原理建立其液压系统模型,并构建二者实时接口连接的虚拟样机模型。建立某型号斜盘式轴向柱塞泵的虚拟样机模型并进行数值求解和仿真模拟,数值计算和仿真结果基本一致。研究柱塞泵机-液耦合作用下的运动特性,泵出口流量及压力脉动特性以及柱塞泵的流量控制特性,并研究柱塞泵相应动态特性的影响因素及其变化规律。基于虚拟样机技术的建模、仿真研究方法,能够全方位预测轴向柱塞泵的各项性能,正成为轴向柱塞泵性能研究的重要手段。     

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...     

基于滑模控制的机载作动器摩擦转矩补偿研究

针对机载电动静液作动器(EHA)伺服系统中非线性摩擦产生的不良影响,提出了非线性滑模控制(SMC)方法。在对EHA伺服系统以及非线性摩擦特性进行分析的基础上,建立了EHA伺服系统各部分模型。通过SMC方法与典型比例-积分-微分(PID)控制方法的比较可知,滑模控制对抑制位置阶跃信号振荡、消除由于摩擦引起的正弦信号平顶(死区)等方面效果显著。仿真结果证明了非线性Stribeck曲线摩擦模型的合理性,也表明滑模控制器对非线性控制对象具有良好的控制效果。     

高容错智能电液力作动系统关键技术研究

鉴于现代飞机对刹车系统的可靠性、安全性、刹车性能要求的大幅度提高,设计了一种新型的飞机电动静液（EHA）刹车系统,并进行了系统建模研究。EHA系统集电动机控制的灵活性和液压大出力的双重优点于一体,大大减轻了飞机的质量。采用MATLAB／Simulink对电动静液（EHA）进行仿真分析,研究结构参数对系统性能的影响,设计最优控制算法提高系统性能。试验结果表明其性能满足先进飞机刹车系统的要求。     

飞机电动静液作动器热力学建模与分析

针对电动静液作动器(EHA)存在的发热和散热问题,以EHA电机和柱塞泵为主要研究对象,进行热力学建模与分析。根据EHA电机和柱塞泵的参数,使用CATIA软件建立EHA传动机构的三维模型,将其模型导入ANSYS Workbench中,仿真得出该模型的温度场热分布图,以反映EHA中主要热源的热特性。结果表明,EHA中温度最高的区域是电机定子,温度达到159.4℃;温度最低区域是柱塞泵的部分外壳,最低温度为47.6℃。     

基于集总参数的电静液作动器液压系统热分析

针对飞机电静液作动器(EHA)液压系统热量堆积的问题,研究了EHA液压系统的温度变化问题。首先基于集总参数法、一维流动模型和EHA结构与工作原理,建立EHA液压系统热力学模型;其次基于Matlab/Simulink仿真计算其温度变化曲线;最后利用CATIA建立EHA三维模型,并基于ANSYS建模仿真液压系统的温升曲线以验证集总参数建模方法的可行性。结果表明:集总参数法适用于EHA液压系统的热分析,能较为快速、准确的预测其温度变化,从温度控制层面为液压系统设计和元器件选型提供参考,为EHA的设计与适航认证提供依据。     

基于电动静液作动器虚拟试验仿真平台下的多学科建模技术

针对EHA(电动静液作动器)作为多学科复杂产品在单一软件环境下不易精确建模的特点,借助MATLABISIMULINK中新增模块库SIMSCAPE的部分功能组件,提出一种新的建模方法.根据虚拟试验仿真系统中控制性能试验的要求,逐步建立控制律、永磁无刷直流电动机、液压系统等各组成部分模型,并进行电动机调速试验和液压系统参数整定.本文主要创新点在于首次在MATLAB下建立完整的机电液复杂产品模型,为虚拟试验系统下一步的模型调用和协同开发提供有力的支撑.仿真试验结论表明,该模型具备良好的各项控制性能指标,基本接近实际物理样机的工作情况.     

基于AMESim和MATLAB联合仿真的双变量电动静液作动器性能分析

介绍了双变量电动静液作动器(EHA, Electro hydrostatic Actuator)系统的结构组成与工作原理,分别基于AMESim和MATLAB软件,建立了其机械、液压部分的模型和电机、控制部分的模型,并采用接口技术将二者结合,建立了其完整的非线性数学模型。采用分配解耦控制策略以及AMESim和MATLAB联合仿真技术对其进行阶跃和正弦响应性能仿真分析。仿真结果表明：所设计的双变量EHA系统原理正确,满足性能要求。分配解耦控制策略可以很好地解决双变量EHA系统的相乘非线性问题,保证了系统的刚度和鲁棒性。     

履带车辆静液驱动泵马达排量控制特性研究

针对履带车辆的变量泵-变量马达静液驱动系统,分析了变量泵和变量马达的排量控制特性,建立了变量泵和变量马达排量控制机构数学模型和静液驱动系统仿真模型,通过对静液驱动系统动态响应特性的试验和仿真结果对比分析,表明所研究的泵马达排量分段控制方法能获得较好的稳定性及响应速度,提出了设定起始控制电流为排量控制死区最大电流的想法,从而减小了泵马达排量控制死区非线性对动态响应特性的不利影响。     

一种新型伺服直线泵的设计与实验

多电技术成为了飞机未来发展的一大趋势,是当下研究的热点,功率电传电静液作动系统是其核心技术之一。目前已有的或是正在研发的电静液作动器,主要采用旋转伺服电机驱动轴向柱塞泵的架构作为核心能源。轴向柱塞泵虽结构成熟,但却存在着摩擦磨损限制使用寿命,惯性较大限制响应速度,结构复杂难以余度配置等缺点。针对静液伺服传动设计了一种由电磁式直线振荡电机驱动的直线活塞泵,应用协同配流结构,保留原有的泵结构优势的同时,可突破性的提升伺服传动性能。研究搭建了直线泵的仿真模型,验证了该伺服直线泵的基本功能。     

车辆电动静液压主动悬架内模PID控制研究

为了降低响应时间对基于电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)的主动悬架动态性能的影响,设计了EHA主动悬架的内模PID控制器。建立了EHA作动器的动态数学模型,在对作动器高阶模型进行一阶简化的基础上,设计了内模控制器;通过对该控制器进行泰勒级数一阶展开,导出了PID控制器的参数表达式,并整定了PID参数。搭建了EHA主动悬架的内模PID控制仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,内模PID控制能使EHA作动器输出的主动力在响应时间上得到较好的控制,明显改善了主动悬架的动态性能。     

二维活塞泵空间凸轮的建模与实验

电静液作动器是当下十分热门的液压技术,与传统液压系统相比,在集成度、效率、功率密度方面具有明显优势。电动泵是EHA技术的关键,二维活塞泵的结构紧凑简单,摩擦副可靠性高,能够适应EHA的工况。空间凸轮是二维活塞泵最重要的零件,其建模和加工误差会影响泵的性能。为了获得更高精度的凸轮,通过三维空间的包络法,计算出滚子与凸轮的接触位置,结果说明接触线为一条空间曲线;建立了空间凸轮廓面的数学模型;通过先拟合再求解的数值方法,得到了凸轮廓面三角形网格上的平均曲率;用加工中心加工了凸轮,装配后与滚子的贴合度较好,机械效率较高。     

基于MRAS的低速永磁电机的无位置传感器控制

为解决低速复式永磁同步电机(PMSM)在工作环境下的稳定运行等问题,将基于模型参考自适应法(MRAS)的无位置传感器控制方法应用到电机的控制策略中.在控制系统中,根据电机的参考模型,建立了可调模型,基于合适的自适应规律进行调节,估算出了电机的转速和转子位置角;在Simulink环境下建立了基于模型参考自适应的无位置传感器控制仿真模型,并进行了仿真与分析.研究结果表明,该模型参考自适应法估算精度较高,稳态转速平稳且跟踪性能好,动静态性能较好,对电机给定转速和负载扰动的鲁棒性强,适应性好;但同时该方法对电机的参数很敏感.     

伺服泵的电动变量机构

针对一体化电动静液作动器(Electro-hydrostatic actuator,EHA)中电动机转速与泵排量双变量控制的需要,设计了一种电动变量伺服泵,利用电动变量机构来改变泵的排量,取代传统伺服变量泵中的液压伺服机构。对变量泵变量机构驱动力矩进行了分析计算,选用直流伺服电动机作为变量机构执行单元,通过减速机构和扇形齿轮直接驱动斜盘的摆动轴,改变斜盘倾角从而实现变排量,并设计了基于DSP的数字伺服控制器。建立其数学模型, 进行了仿真分析,仿真结果表明伺服泵输出排量可实现无超调的快速调节,调节时间和小信号下的频响均达到了设计要求。     

电液马达伺服系统积分鲁棒自适应高精度位置控制

电液马达伺服系统中存在各种类型的扰动,包括参数不确定性和不确定非线性,制约着其高精度位置控制。针对电液马达伺服系统高精度位置跟踪控制,考虑系统的黏性摩擦特性以及外干扰等建模不确定性,提出了一种基于鲁棒自适应的电液马达伺服系统高精度位置控制策略。所提出的全状态控制器通过自适应对模型不确定性进行估计及前馈补偿,提高了系统的低速伺服性能;通过自适应对未建模干扰等不确定性的上界进行估计并前馈补偿,提高了系统对外干扰的鲁棒性。所设计的闭环控制器还能保证系统获得渐近跟踪性能,对比仿真验证了其可行性。     

电动静液压主动悬架的内模-Smith时滞补偿控制

提出一种内模-Smith时滞补偿控制方法进行电动静液压主动悬架的时滞控制。对电动静液压作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA)进行了响应特性试验,采用一维线性插值方法对试验数据进行了模型拟合,并得到了含纯时滞的作动器简化模型。针对作动器的惯性响应设计了内模控制器,利用一阶泰勒表达式转化成了PID控制器形式;将作动器的纯时滞视为理想主动力的时滞,设计了Smith时滞补偿控制器。搭建了EHA主动悬架的内模-Smith时滞补偿控制仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,内模-Smith时滞补偿控制能使作动器输出的主动力在时间上得到较好的控制,明显改善了主动悬架的动态性能。     

闭式泵控液压回转-机械直线执行器的效率特性

新型液压回转-机械直线执行器采用液压马达代替电动机驱动滚珠丝杠,解决了电动缸功率密度低以及非对称液压缸流量不匹配等问题。为了进一步研究该系统的效率特性,推导其效率模型,后在SimulationX中建立其物理模型,通过理论分析与仿真结合的方法,研究了泵的排量比、泵的输入转速、系统的负载力、减速器传动比等参数对系统效率的影响。结果表明:系统的总效率受液压回路的效率影响最为显著;系统在大排量、中高转速、较大负载力下具有良好的效率特性;正常作业时,系统的总效率通常不会低于60％,最高可达68％。     

火箭舵机转速排量复合控制电动静液作动系统设计与仿真

主要研究转速-排量复合控制电动静液伺服系统在火箭舵机中的应用。在分析火箭舵机工况的基础上,设计了系统的原理方案,建立了全系统的数学模型,针对系统含有转速和排量两个输入变量且两者以相乘关系耦合从而具有本质非线性的特点,设计了基于工况调节的变量泵排量模糊控制器,实现了转速和排量的解耦控制,最后利用MATLAB/Simulink对系统进行了工况仿真分析,结果表明系统动态特性好、能量效率高,有一定的应用前景。