小球式旋转直驱压力伺服阀动态特性分析优化

针对在研的小球式旋转直驱压力伺服阀（Ball-type Rotary Direct Drive Pressure Servo Valve,BRDDPSV）阶跃响应超调量大、调整时间长等不稳定现象,建立了数学模型,分析了结构参数和电控方法对整阀动态特性的影响。理论分析表明：结构参数方面,减小阀芯直径、减小滑阀负遮盖量或将小球-柱形孔运动副改为小过盈配合均可提高整阀响应的稳定性;控制方法方面,在原有PI控制的基础上,采用积分分离可有效抑制控制压力动态响应的超调量,增加动压反馈校正可有效缩短控制压力动态响应的调整时间。优化选取结构参数和电控方法后,进行样机试验,整阀控制压力阶跃响应的超调量小于0.5 MPa（系统压力21 MPa）,调整时间约30 ms,能够满足飞机刹车压力伺服阀的使用需求。     

基于模糊神经网络的智能PID控制算法

舵机控制系统存在响应速度慢、抗干扰能力差、系统参数不易整定、现有控制技术与设计方法的局限性等问题,这些问题影响了舵机的性能。为了提高制导火箭弹舵机伺服控制系统的性能,文章从舵机智能控制技术出发,研究了舵机的智能控制算法和Simulink系统仿真模型,采用模糊神经网络PID控制器来提高舵机的稳定性。仿真结果表明,模糊神经网络相比其他控制器进一步提升了舵机控制系统的控制效果。     

基于速度同步控制的电液负载模拟器

通过理论与试验相结合的方法建立了电液力伺服控制系统的精确非线性数学模型 ,从理论上对采用传统的结构不变性原理来消除多余力的方案进行了分析 ,找出了其效果有一定局限性的机理 ,说明电液力伺服系统的非线性和频率特性对电液负载模拟器的性能有较大的影响 ,进而提出了利用舵机伺服阀的控制信号进行速度同步控制、抑制多余力矩的新方案 ,消除了系统滞后的影响 ,另外 ,由于舵机与加载马达数学模型的相似性 ,对非线性起到了一定的补偿作用。仿真和试验结果证明该方案在系统的动态品质、鲁棒性和消扰能力等方面具有相当好的效果。     

高速运动舵机的气动伺服加载特性研究

高速运动舵机是一种高能量密度的作动器,具有瞬时、高速及高加速的特征.由于高速运动舵机应用的特殊性,必须对其进行严格的产品性能测试,尤其是其带载工况下的工作可靠性,需要通过模拟负载工况来进行测试.由于高速运动舵机的固有特征,传统电液和电动伺服加载方式将产生难以克服的多余力,基于此,提出一种气动伺服加载方案.首先,对气动加载进行了建模与仿真,验证了气动伺服加载的合理性,优化了系统参数;然后,构建了气动伺服加载实验台,进行了对高速运动舵机在不同工况下的载荷谱加载实验.经过实验验证表明,该气动伺服加载系统能够实现对高速运动舵机进行变梯度动态载荷的加载,并具有较高的精度和可重复性,对高速运动舵机的测试具有重要的意义.     

利用校正环节提高三级电液伺服阀动态响应的探讨

论述了通过三级电液伺服阀控制器的改进，利用校正环节提高三级电液伺服阀的阻尼，降低谐振峰值，进而提高三级电液阀的动态响应．     

基于遗传算法的电液位置伺服控制系统PID参数整定

为了改善电液伺服位置系统的控制性能,本文采用了传统遗传算法对相关PID参数进行寻优整定。通过仿真工具SIMULINK和实际试验表明,控制系统既有较快的动态响应,又有较高的稳态精度。     

基于液压驱动的动态试验控制系统设计

介绍了应用液压驱动形式构建风洞动态试验控制系统的软硬件设计方法,包括液压马达、伺服阀的参数计算及选型,液压伺服位置控制系统设计方案,基于前馈控制和模糊比例-积分-微分(Proportion-Integration-Differentiation,PID)控制算法的设计思路,简谐运动的实现方法等。通过试验数据分析,该套系统在5°/2.5 Hz和40°/0.8 Hz以下的振幅/频率组合指标运动下,满足幅值差10%和相位差10°以内的控制指标要求,同时分析得到伺服阀死区特性是运动频率对指标造成影响的主要原因,并得出了基于液压驱动的动态试验系统较传统电机驱动系统的优缺点。     

考虑电涡流效应的射流管伺服阀建模及频率特性

针对射流管伺服阀在电-磁-力-位移转换过程中的响应滞后问题,建立了考虑电涡流效应的力矩电动机数学模型,获取了力矩电动机的频率特性。以某型射流管伺服阀为例,建立了考虑电涡流效应的射流管伺服阀数学模型,得到了主要性能参数对伺服阀频率特性的影响规律。结果表明:气隙长度、气隙磁导率的增加以及气隙有效面积的减小会导致伺服阀响应变慢,控制线圈匝数不影响伺服阀的频率特性,导磁材料电导率的减小能提高伺服阀的响应速度。对伺服阀进行试验研究,理论值和试验值之间的差值约为5%,验证了所建模型的正确性和有效性。     

插装式二维(2D)伺服阀的理论分析与实验研究

针对传统伺服阀导控级和功率级平行放置而无法实现插装的问题，研究了一种新型的插装式二维（2D）伺服阀，其特点在于：先导级和功率级集成在单个具有双自由度的阀芯上；力矩马达与阀芯同轴连接，并安装在阀芯末端。通过力矩马达直接驱动阀芯转动，然后利用伺服螺旋机构放大功率并驱动阀芯直线运动，从而控制输出流量。同时可以采用直线位移传感器（LVDT）进行检测阀芯位移，实现位置闭环控制以提高阀的控制性能。为了探究其开环特性，首先建立力矩马达和2D阀的数学模型，求得其开环传递函数；然后，通过仿真了解关键参数对系统动态响应的影响；最后，进行实验研究，验证该阀设计的可行性。实验表明，在满量程输入的情况下，该阀开环时滞环为5%，分辨率≤ 1%，响应时间为10 ms，动态频响为35 Hz；闭环下性能显著提高。插装式2D伺服阀结构简单，尺寸小，质量轻，响应快和控制精度高，在航空航天及军工领域有广阔的应用前景。     

带惯性负载的阀控马达随动系统的非线性仿真

本文以 YMT-S型三轴飞行模拟转台为例,对带惯性负载的阀控马达随动系统的非线性进行了模拟计算机仿真。时间比例尺取 m=100。仿真的液压元件为:3 F 电液伺服阀和 YCM-27径向柱塞式液压伺服马达。通过模拟计算机仿真,观察了伺服阀的死区、磁滞与摩擦造成的滞环,流量与压力间的平方根律造成的非线性增益,阻尼非线性:伺服马达的库仑摩擦;转台刚度以及传动间隙对系统的影响。该系统结构如示意图1:本文第一部分为结构图及模拟计算机图的建立;第二部分为系统仿真结果与分析。     

无人机微型舵机伺服控制器及其测试系统的设计

针对高性能的无人机微型舵机伺服控制系统,介绍了一种基于PIC单片机的高精度舵机伺服控制器及其测试系统.通过操纵测试软件,计算机发出模拟飞控计算机发送的位置信号,输入以单片机为主控制芯片的舵机控制器,控制功率驱动电路,驱动直流电机,实现伺服控制.控制器软件采用位置、速度和电流三闭环控制算法,利用模糊比例积分微分(PID)控制算法对位置环进行实时调整,同时在速度环与电流环引入积分分离PI控制算法.实验结果表明,控制器具有抗干扰性好、响应速度快、精度高和输出力矩大等特点.     

基于DSP+FPGA的电机伺服控制

舵机控制系统的数字伺服控制具有高可靠性、调试灵活、易于扩展等优点,通过对某舵机控制系统中数字伺服控制器功能分析,提出采用DSP+FPGA的设计方案,由DSP完成双余度无刷直流电动舵机的控制率解算、余度切换;FPGA逻辑设计完成HALL信号解码、PWM输出、A/D采集。设计有效地减少了DSP的计算和管理任务,具有极高的通用性和可扩展性,并极大地简化了系统开发过程,对舵机系统的数字伺服控制设计具有一定的指导意义。     

电液复合调节作动器的建模与AMESim仿真

针对传统功率电传一体化作动器存在的诸如动态响应差、固有频率低等问题,提出一种增加了一个总压力控制阀的改进型电液复合调节一体化作动器.通过保持作动筒高、低压腔的压力之和为一常数,使泵控系统的固有频率和阀控系统相同,有效地改善了动态响应.在综合考虑这种改进的电液一体化作动器中不可忽视的结构刚度、摩擦、泄漏等非线性因素对系统的影响后,在已有简化模型基础上建立了非线性仿真模型.用AMESim软件进行仿真验证和分析,结果表明该模型较好地反映了实际系统的性能,为功率电传一体化舵机的进一步结构优化和控制提供了理论依据.     

交流伺服系统控制器在线参数自整定方法

伺服系统转动惯量的变化会影响伺服控制性能。为提高伺服性能需要对转动惯量进行在线辨识,实现伺服控制器参数的在线自整定。详细介绍了基于模型参考自适应的转动惯量在线辨识方法,提出了动态调整自适应增益和滤波器时间的方法,有效解决了自适应算法辨识速度和辨识精度的矛盾。根据转动惯量的辨识结果,利用对称优化法则,实时调整伺服控制器参数,以保证控制器动态性能的一致性和鲁棒性。仿真和试验验证了方法的有效性。     

面向故障仿真的舵机系统建模方法研究

传统的基于传递函数和非线性微分方程的舵机系统模型无法直接描述舵机组件的物理参数,而这些参数直接反应组件的健康状况。专业的电路仿真软件的出现,为解决这一问题提供了方法。针对舵机系统故障仿真的需求,设计舵机模型原理框图;选用电路仿真软件Proteus搭建舵机的电路模型,设计单片机程序,实现舵机位置随动功能;分析模型的时域响应和频域响应特性,验证舵机系统电路仿真设计方法的可行性。以直流电机线圈电阻的故障模式为例,进行了故障仿真分析。     

直动式机载2D电液压力伺服阀特性

设计了一种直动式二维(Two Dimensional,2D)电液压力伺服阀,采用2D伺服活塞机构产生液压力来驱动主阀芯运动,输出需要的负载压力。设计的2D伺服活塞机构采用直线位移传感器(Linear Variable Differential Transformer,LVDT)进行检测从而形成闭环位置反馈,精确控制2D活塞位移;主阀芯与2D伺服活塞通过弹簧连接,2D活塞在两侧压力差作用下运动,通过弹簧来对主阀芯施加作用,控制主阀阀口的开度,来精确控制输出的负载压力;为提高压力伺服阀的稳定性和可靠性,主阀阀芯根据挤压油膜缓冲理论进行了圆盘结构设计,以增大系统黏性阻尼。在建立该阀的数学模型的基础上,仿真分析了该阀的静动态特性,并通过设计样阀及实验研究,验证了该阀设计的可行性,实验结果表明:在系统压力28 MPa下,该阀的阶跃响应时间在30ms,其滞环3%,线性度2%,压力跟随特性和输出稳定性好;相较于传统直动式比例伺服压力阀,该阀的结构特点决定了其抗污染能力强,可靠性高,且质量和体积分别仅为同类伺服阀的1/5和1/7左右,非常适用于机载液压刹车系统。     

基于电液伺服控制燃油泵的航空发动机控制与仿真

为探索轻质化燃油系统结构,基于电调燃油变量泵的航空发动机转速控制系统,构建了柱塞泵斜盘位置电液伺服控制系统,油泵出口燃油直接输入电液伺服阀;建立了电液伺服阀线性化模型。通过数字仿真,研究了电液伺服阀工作特性,并得到了其适应性模型;在航空发动机特性半物理试验系统上,对斜盘位置电液伺服控制系统实物进行了验证试验,并与航空发动机模型一起构成了发动机转速闭环控制系统。结果表明：变输入压力的燃油电液伺服位置控制系统有效可行,变量泵工作稳定可靠,电液伺服阀模型能够准确反映实际工作状况;基于变参数PI控制算法的转速闭环控制初步取得成效。     

基于极限性能要求的电液负载模拟器多刚度与非线性复合数学模型

 揭示了传统模型的建模精度是影响电液负载模拟器极限性能研究的主要问题。分析并建立了多刚度与非线性复合数学模型,引入了基于舵机安装刚度、负载刚度、力矩传感器刚度、加载马达轴刚度的多刚度模型;合成了伺服阀的流量非线性、系统的饱和与摩擦等非线性环节;并与传统线性模型进行了比对分析与仿真实验,验证了模型的精确性。结果表明复合数学模型更真实而且精确地表征了系统物理情况,为系统结构参数优化设计和控制策略研究提供了理论基础。     

基于机载模型的轴向柱塞泵动态特性参数辨识及影响分析

针对航空发动机柱塞泵动态特性解析模型复杂、阶次高、计算资源需求大、参数多且难以准确确定的问题，在忽略解析模型高阶特性得出简化的机载模型基础上，提出了基于典型环节特征参数的时域阶跃响应辨识方法，得到柱塞泵的动态参数。仿真分析和试验结果表明，简化模型精度可达95%，计算资源需求少，为柱塞泵机载模型应用奠定了基础。同时，基于动态模型分析了柱塞泵动态响应对伺服控制动态响应的影响，柱塞泵动态特性应在伺服回路动态特性4倍以上，国军标中规定的柱塞泵动态特性要求可满足航空发动机喷口控制要求。     

3Q-ⅡJ型高响应电液伺服阀之设计

一、研制3Q-ⅡJ型高响应阀的目的电液伺服阀是自动控制系统中重要的控制元件。由于它具有结构简单、工作可靠,使用寿命长、输出功率大、精度高、响应快等特点,在航空、航天、航海、冶金、机械、化工等部门都得到广泛的应用。为了满足电液伺服系统对伺服阀提出的高精度,大流量、高响应的要求,我们抓住提高