旋转式电静液作动器设计与仿真

以某型无人机武器舱门为负载对象,为满足无人机对质量、体积的限制要求,实现舱门的快速、大角度开闭运动,设计了闭式回路和开式回路两种旋转式电静液作动器方案。通过对两种方案的工作原理分析及元件参数计算,开式回路方案的旋转式电静液作动器在电机功率、泵的排量及系统发热功率上有较大优势。利用AMESim仿真平台,对所设计的旋转式电静液作动器进行了运动仿真。仿真模型较好地反应了实际系统的性能。仿真结果表明:开式回路方案系统响应速度快、调节时间短,满足设计要求。     

电静液作动器的建模仿真与试验研究

电静液作动集成技术是航空界未来航空器发展的五大关键技术之一。简述了电静液作动器EHA国内外发展动态,对定排量变转速型电静液作动器进行了原理分析、建模和仿真、试验验证。结果表明：所设计的电静液作动器满足技术要求,达到了预期目标,能实现高性能控制,但其某些方面还有待进一步的优化。仿真分析和试验结果为EHA的系统设计和工程优化提供参考。     

主动配流式电磁直驱静液作动器液压系统能耗分析

针对一种基于主动单向阀与电磁直线执行器的主动配流式电磁直驱静液作动器能耗机制不明确的问题，建立液压系统的机械-液压耦合模型，将其能量损耗分为以液压缸与柱塞泵组成的能量转换损耗以及液压回路损耗，定量分析液压系统的能耗组成与分布规律。结果表明：负载变化对能量转换损耗的影响较大，且损耗占比始终大于27%；频率的改变增加系统中液压回路的能耗，且其损耗占比始终大于59%；整个工作过程中，系统的有用功比重会随着负载的增加不断提高，随着频率的增加不断降低。     

压电叠堆电静液作动器输出性能影响因素的实验研究（英文）

基于压电叠堆的电静液一体化作动器通过单向阀的整流作用将压电材料和液压系统进行整合,发挥液压系统大位移、大出力的特点和智能材料高频响、高功率密度的优势,同时避免传统液压系统复杂的分布式管路以及智能材料微位移量级太小的缺陷,设计了一种压电叠堆电静液作动器。制造了样机,介绍了其工作原理并分析了其输出流量的形成机制及影响因素。在不同条件下对样机进行输出性能实验,探究影响作动器输出性能的因素并分析具体的影响。实验结果显示:输入140 V正弦偏置电压,作动器峰值流量接近1.6 L/min,峰值频率可以达到275 Hz,带负载能力超过20 kg。     

带有蓄能器的新型电静液作动器的启动特性研究

电静液作动器（EHA）广泛用于飞机和机器人系统,其应用正在逐步向大型机械设备发展。本文提出了一种在活塞侧连接一个蓄能器的新型EHA结构,该结构用于在空载情况下实现快速启动。此外,当外部负载突然施加或改变时,为了使蓄能器以最佳状态吸收系统压力和流量的脉动,提出了一种新的参数自适应控制方法（PACM）。建立了EHA和PACM的数学模型,并证明了所提出的结构和PACM的可行性和有效性。仿真结果表明,传统液压结构的EHA启动时间为62.8 s,而我们提出的配备蓄能器的EHA的启动时间为2.1 s,这使EHA的启动时间缩短了96.6％。当施加5000N的外部负载时,采用PACM可以使压力脉动降低31％,并且流量曲线过度平滑,可以根据特定的工作条件方便地调整PACM参数。     

泵阀联合电静液作动器建模与仿真

针对当前泵阀联合电静液作动器机构和控制算法复杂的问题,采用基于永磁同步电动机、定量泵、蓄能器和伺服阀的压力和舵角双闭环控制回路体系,同时把舵角偏差作为前馈信号引入压力控制回路,以提高压力控制回路响应速度。阐述了泵阀联合电静液作动器工作原理,对其各个模块进行了建模和仿真分析。仿真结果表明,其较现有控制方案简单,综合性能指标良好,在未来的机载液压系统中具有很好的应用前景。     

电动静液作动器故障诊断与管理

为了在系统出现故障时及时地整合资源以完成飞行任务,要求机载设备能够迅速地诊断和定位故障.采用故障树分析法对电动静液作动器(EHA-VS)的各种故障进行了分析,并且根据分析结果为系统设计了故障诊断和管理模块.同时提出了一种对传感器信号进行分类编码的方法,实现了故障的快速诊断.     

自抗扰控制在电静液作动器位置伺服系统中的应用

未来飞机将采用功率电传代替传统的液压传动,电动静液作动器(EHA)受到越来越多的关注。针对航空机载电动静液作动器的抗扰动问题,基于自抗扰算法设计一种位置伺服控制系统。以EHA为对象,对作动器位置外环进行建模分析,得到EHA位置伺服系统二阶状态空间模型;基于模型设计位置伺服自抗扰控制器的结构,并对所用的非线性函数进行了优化;在施加正弦扰动与突变扰动的情况下与传统PID进行仿真对比,验证了算法的有效性。仿真结果表明：该算法在满足系统动态性能的前提下,提高了系统的抗干扰能力。     

电动静液作动器智能设计

提出一种电动静液作动器智能设计方法,实现主参数设计功能、优化设计功能、数据库系统功能和三维建模功能。基于电动静液作动器(EHA)总体设计方法和流程,得到12个主要设计参数,并给出EHA智能设计知识库的设计方法,完成规则系统、知识系统以及模型库设计;通过输入安装空间尺寸大小,采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以空间体积及力学性能为优化目标,得到电动静液作动器布局方式和各零件结构尺寸值,并进一步为各个零件参数实现数据的存储与调用,实现输入较少的参数完成EHA智能化设计,提高设计人员效率,缩短研发周期。     

EHA作动器建模与仿真分析

电静液作动器(EHA)能够实现故障安全,不存在机械卡死等,在大功率的场合功重比优势明显,因此可应用到飞机主舵面的伺服控制系统中。介绍EHA的组成、工作原理和功能组件的作用,详细推导了EHA伺服作动系统三环闭环控制情况下的数学模型,并在此基础上进行频域分析,设计伺服回路参数,在AMESim仿真平台上搭建了EHA伺服作动系统的仿真模型。利用推导的EHA数学建模方法可实现EHA作动伺服回路参数的设计,同时还可实现EHA作动器关键参数敏感度分析;利用给出的仿真分析方法可在EHA设计初期验证EHA伺服作动系统的性能,为作动器的实物设计提供理论基础。     

集成缓冲装置的电静压作动器阻尼特性研究

针对挂架投放机构的稳定作动需要,提出电静压作动系统方案,设计端部闭式缓冲结构结合节流阀的复合阻尼调节方案,建立复合阻尼系统的数学模型,仿真分析投放机构投放物体过程中,复合阻尼结构参数对作动器位移、速度、阻尼力的影响。结果表明：作动器到位缓冲能力与电磁阀及节流阀的节流孔大小成正比,缓冲结构的环形缝隙的偏心程度及闭式容腔的体积对作动器的阻尼性能影响较大,环形缝隙主要影响阻尼力二次峰值,闭式容腔的体积主要影响阻尼力的过程累积能量转化量。     

压电致动器迟滞特性的多项式拟合建模

压电致动器具有响应速度快、功耗低、输出力大和定位精度高等优点,但是其迟滞特性给精确的微位移控制带来难度,为实现动静态特性理想的压电致动器控制,必须要针对其迟滞特性建模。对压电致动器的迟滞特性进行实验测试,在此基础上绘制其特性曲线,通过多项式拟合的方式求得满足给定精度下的特征曲线方程,完成对压电致动器迟滞特性的建模。同等输入量条件下,将实验测试结果与模型输出结果进行比较,结果表明:压电致动器静态模型误差均在1%左右,证明了该方法的有效性。     

基于AMESim的电动静液作动器的仿真分析

阐述了一种用于飞机主飞行控制的电动静液作动器(EHA)的系统组成和工作原理,并基于AMESim高级建模和仿真平台对其进行了建模和仿真分析.采用AMESim对机电液控混合系统进行仿真具有明显的优势,仿真结果表明,所设计的EHA动态性能良好,达到了预定的性能指标,能够满足现代飞机对作动系统的要求,在飞控系统中具有很好的应用前景.     

超磁致伸缩驱动器及其微位移特性研究

基于超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应,研制一种具有可控微位移功能的超磁致伸缩驱动器,并对外加预压力下该驱动器的微位移特性进行了实验研究。采用位移传感器、数据采集卡、驱动电源等,搭建超磁致伸缩驱动器的微位移性能测试台,实验研究在外加电流、预压力下,超磁致伸缩驱动器的输出位移与外加电流的关系。研究结果表明:在外加预压力为0~300 N时,驱动器的输出位移随外加电流的增加而增加;而在外加预压力为300~400 N时,超磁致伸缩驱动器的输出位移随输入电流的增大而减小。     

电动静液作动器的多学科建模与集成仿真分析

电动静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA)集成了机械、液压、控制、电子等多领域技术。根据EHA特点,以MATLAB与AMESim软件平台为基础,对EHA进行多学科建模与集成仿真。应用MATLAB平台搭建控制与电子子系统模型,应用AMESim平台搭建液压与机械子系统模型,通过S-function接口连接各子系统模型。仿真结果表明,EHA多学科模型性能良好,很好地反映系统运行状况,可以通过仿真来指导系统的优化设计与系统控制算法的实现。     

腔体数量对压电装置性能的影响

为确定腔体数量对压电泵和压电液压驱动器性能的影响,制作双腔至九腔串联压电装置并进行试验。结果表明：压电泵的输出随腔体数量增加而提升。压电泵的输出流量以腔数5个为界限,输出压力以腔数6个分界。腔数低于此数时,每增加一个腔室,二者均提升显著,流量最大可提升2.42倍,压力最大可提升1.96倍;腔数高于此数时,提升幅度较低。压电液压驱动器的输出速度/输出推力以腔体数量5为界,低于此数时,驱动器输出随腔数增加提升的幅度大;腔数在5以上时,提高幅度变小,但增量基本一致。驱动器负载时,随着腔数增加,输出能力和负载能力也逐渐提高。且在260 Hz、腔体数量高于5、负载低于15 N时,二者近似成正比。     

水下机械臂电动静液作动器的模型预测控制

电动静液作动器(EHA)作为水下液压机械臂的作动系统具有诸多优势。为提高EHA的控制性能,采用基于卡尔曼滤波的模型预测控制(MPC)方法,为提高预测效率,MPC的预测模型采用线性化的EHA模型。在Simulink环境中实现水下机械臂EHA的MPC控制,并与PID和滑模控制(SMC)进行对比。仿真结果表明：MPC的位置跟踪稳态误差约为SMC的10%~24%,为PID的3%~37%;出现负载扰动之后,MPC的平均受扰偏差仅为SMC的31%~66%,为PID的3%~48%;随着油液弹性模量的降低,3种控制方法下的受扰偏差均呈上升趋势,但MPC的上升趋势更加平缓,平均偏差值也较低。这表明MPC控制方法具有更高的位置跟踪精度和更强的鲁棒性。     

电动静液作动器热特性分析与结构优化

电动静液作动系统(Electro-Hydrostatic Actuator System,EHAS)是多电飞机关键子系统之一,系统结构紧凑,换热能力差,影响飞行安全,因此EHA热特性研究是一个具有现实意义的课题。通过对EHA整体结构进行简化处理,得到热特性分析模型,运用有限元仿真软件进行热特性仿真。对比实验结果,验证了该分析方法的准确性,并提出了结构优化方案。通过优化建模,运用仿真得到优化后模型的热特性,并与原模型特性对比得出,EHA结构整体稳态热分析最高点温度降低29.5%,瞬态分析最高点温度降低22.3%。该研究为求解EHA热特性提供了一种方法,对现有EHA的结构布局提出一种优化改进方案,提升了EHA的热特性,有助于电作动新产品的开发设计。     

基于液压微位移放大机构的压电陶瓷执行器的设计

对压电陶瓷叠堆驱动位移放大器进行研究.设计了可满足高压共轨喷射系统使用要求的压电执行器模块,同时设计了一个基于液压传动原理的微位移放大机构,该机构由一个位移放大腔和两个活塞组成,放大腔底部的活塞用来放大和传递顶部活塞的位移.试验结果表明,基于液压微位移放大原理的压电执行器可满足共轨系统位移放大的要求.