电静液作动器精细化建模和特性分析

电静液作动器（Electro-hydrostatic actuator,EHA）是电驱液传的执行机构,具有体积小、重量轻、功率密度高、可控性好、维护性好、集成度高、可靠性高等优势。传统EHA的线性建模方法通常忽视电机和泵的强非线性,这种建模方式过于保守,导致模型精度降低,影响高性能控制及性能预测的准确性。为处理传统建模方式的保守性问题,建立考虑伺服电机和泵非线性的精细化模型：通过MATLAB/SIMULINK建立时变、非线性、强耦合、多变量的永磁同步交流电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）模型,通过AMESim建立含流量脉动和外泄漏的定量柱塞泵模型,完善了EHA仿真模型;改变系统参数进行MATLAB-AMESim机电液联合仿真,通过多种仿真工况的结果对比,分析EHA系统的典型特性,揭示了系统参数对控制器跟踪性能的影响。建立精细化模型进行特性分析,为EHA系统参数对控制性能的影响度分析提供了理论支撑和仿真验证手段。     

电静液作动器不确定性建模分析与可靠度计算

不确定性是影响飞机电静液作动器(EHA)可靠性的主要因素。针对消除不确定性影响和提高EHA可靠性的问题,研究了基于概率论的EHA不确定性建模与可靠度计算方法。对EHA不确定性进行了定性分析;在建立EHA线性数学模型基础上,给出了一种不确定性建模方法,并据此分别考虑独立不确定因素和多不确定因素的影响,提出了EHA对这些参数的不确定性建模和可靠度计算方法;以EHA作动筒截面积对输出位移影响为例进行演算,采用Matlab进行仿真对比验证,证明了EHA不确定性模型和可靠度计算方法的正确性。     

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...     

多学科多目标评价及其在电静液作动系统中的应用

为进行新型机载电静液作动系统方案的评价,提出了一种机电一体化产品方案设计的综合评价方法。该方法综合运用多学科优化设计和质量功能部署技术,引入了系统设计结构矩阵和部件参数关系矩阵的概念,设计了基于多学科、多目标的综合评价函数,并结合两种实际的机载电静液作动系统方案及其主要参数,得出了与实际情况吻合的综合评价结果。该方法在产品设计和方案评价中具有良好的应用价值。     

基于高速开关阀的电静液作动器非线性仿真研究

针对某型号火箭二级主发动机的俯仰和偏航通道姿态控制,提出了一种基于4个高速开关阀控制的电静液作动器。采用4个高速开关阀组成一个H桥路,使得泵的进、出油口与作动器的A,B油口实现了完全独立控制。通过采用经典的PID算法与基于时间预测模型的算法进行仿真分析可知,采用基于时间预测模型高速开关阀控制的EHA系统可以大大提高系统的频响,同时还具有很高的系统效率。     

磁致伸缩材料驱动的电静液作动器设计方法及性能研究

M-EHA(Magnetostrictive electro hydrostatic actuator)是以GMM材料为驱动元件的一种适用于多应用场合的电静液作动器,其性能影响因素较多,理论分析较复杂.为能够对时间域下作动器的动态输出位移进行研究,提出了一种新型的M-EHA的设计方法并研制了原理样机;针对作动器试验测试...     

基于多目标粒子群算法的电磁主动悬架作动器优化

针对电磁主动悬架直线式作动器电磁力波动对悬架系统影响问题,建立作动器磁场解析模型,以总谐波畸变量(Total harmonic distortion,THD)作为电动势(Electromotive force,EMF)中谐波含量的评价指标,对影响电磁力输出的EMF进行谐波分析,在此基础上,建立考虑悬架电磁力波动特性的悬架系统模型,分析了车辆动力学响应特性。其次,采用多目标粒子群智能优化算法,以“大EMF幅值”和“小THD”值作为目标,对作动器结构参数进行多目标优化,并利用模糊集合理论对优化后的Pareto最优解集进行选优。仿真结果表明,作动器电磁力波动下降了53.8%,有效电磁力提升了8.5%,基本消除了电磁力波动对悬架系统的影响。最后,对作动器样件进行测试,结果显示：作动器绕组EMF中含有3次、2次、4次和5次谐波分量,且THD值达到了5.6%,电磁力波动为7.8 N,试验结果验证了对电磁力波动分析及优化的有效性。     

直驱式电液控制系统的多目标优化设计

针对直驱式电液作动控制系统需具备良好的静态、动态特性,根据系统的工作原理确定其数学模型,并对其进行定性的分析。结果表明直驱式电液作动控制系统的性能目标相互耦合,因此,在系统结构设计时需要综合考虑。提出基于Pareto多目标的优化算法,对该控制系统的多个性能指标进行多目标优化设计,所得结果可为设计该系统提供参考。     

基于电静液作动原理的主动式踝关节假肢设计

踝关节假肢作为人体医学假肢的重要组成部分,按其作用原理分为被动式假肢、半主动式假肢和带有主动驱动的主动式假肢。主动式踝关节假肢具备主动驱动能力,同时通常包含能够产生弹性以及形成能量反馈的机构,可以显著地改善截肢患者的行走舒适性。根据人体生物力学分析,提出了主动式踝关节假肢的总体方案,设计了基于电静液作动原理的主动式踝假肢驱动系统,设计了假肢整体机械结构,并完成了假肢整体的力学性能与运动学仿真。相对于传动的机电系统或液压系统驱动的主动式踝关节假肢而言,采用电静液作动器驱动的主动式踝关节假肢具有功率密度高、噪声低和状态切换快速平滑等优势。     

机器人关节电静液作动器建模与频域分析

电静液作动器作为泵控液压系统,具有功重比大、效率高、集成度高、维护方便等优势,在大型机器人领域具有广阔的应用前景。提出了一种用于四足机器人关节电静液作动器,推导了电静液作动器的数学模型,通过实验验证了所建数学模型的准确性。针对当前电静液作动器频率响应带宽低,且影响动态响应因素不清晰的问题,将频域分析法应用于电静液作动器系统,分析了电静液作动器关键参数对响应速度的影响。基于频域分析结果,确定了影响电静液作动器响应速度的关键因素为柱塞泵的排量与液压缸有效作用面积,提出了电静液作动器响应速度敏感度参数的概念,提出了提高电静液作动器系统响应带宽的设计优化方法,为提高系统响应速度提供了理论基础。