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.     

基于双回路控制的电动负载模拟器研究

电动舵机负载模拟器可在实验条件下模拟飞行器飞行过程中舵机受到的空气动力铰链力矩,是半实物仿真的重要设备。在介绍电动负载模拟器研究进展并指出目前伺服系统研究所面临的难题的基础上,以改善系统动态频响为目标,设计基于双回路电机的加载方案并建立双回路系统的数学模型;通过系统仿真,分析系统输出力矩对指令力矩的跟踪能力,验证数学模型的准确性。结果表明:双回路方案有效地抑制了系统多余力,其工作频带在舵机扰动的情况下仍可达35 Hz,为电动负载模拟器提供了一种频带更高、匹配性更好的实现方案。     

轴系刚度对新型空气动力负载模拟器的影响

新型空气动力负载模拟器是在传统的电液负载模拟器上增加一个位置同步马达,补偿由舵机主动转动产生的位置扰动。理论和实验研究表明 ,由于同步马达与加载马达之间,舵机马达与加载马达之间不可避免地存在机械连接环节 ,即使同步马达与承载马达完全保持位置同步,加载马达轴和壳的相对速度以及多余力矩也不能百分之百被消除。     

舵面力矩负载模拟器

舵面力矩负载模拟器(以下简称负载模拟器)是一种电量机械量的转换器,其任务是在飞行器制导回路和稳定回路中进行实物(或半实物)仿真试验时,用它模拟飞行器在飞行过程中,作用在舵机输出轴上的气动铰链力矩,以研究气动力负载对控制系统工作性能的影响。     

电液伺服加载的神经网络内部反馈控制

 针对电液伺服加载系统多余力问题，提出了一种反馈加载系统内部力差信号减少多余力的控制方法。为了消除液压非线性及参数变化等影响，进一步提出基于神经网络内部参考模型调节方法。该参考模型为无舵机扰动时的液压油缸负载压力方程，在加载过程中，将油缸的负载压力与参考模型输出比较，利用神经网络自适应调节能力，消除加载中舵机运动的速度和加速度干扰，同时也克服液压系统非线性，时变参数和扰动的影响，该方法有较好的适用性。     

弹簧杆校正原理及其在力矩控制系统中的应用

 为了掌握自动飞行器的工作特性,在它飞上空中之前,工程技术人员要在地面进行各种仿真试验。研制力矩控制系统的目的在于模拟随高度、速度变化且连续作用在飞行器翼面上的气动铰链力矩。这种装置广泛应用于各种型号舵机。 我们研制的力矩控制系统力案如图1所示。     

基于翼内双滑块的变质心飞行器设计、分析与飞行试验

变质心控制方式在极端条件飞行控制中具有突出的气动性能和操纵特性。提出了一种面向固定翼飞行器滚转通道变质心控制的新型双滑块控制策略，设计了可集成机翼翼梁内部的滑块运动控制装置，具有集成度高、机内空间利用率高、稳定性好等潜在优势。为此，设计了基于柔性齿条传动、齿轮减速器和大扭矩舵机的驱动装置，以及磁吸式的模块化滑块设计方案。通过飞行器操纵特性和气动特性分析，结果表明利用变质心操纵替代传统副翼，能够消除、降低传统舵面偏转引起的气动阻力。最后，制作了变质心飞行器原理样机，并完成了飞行试验，验证了方案的有效性和工程可实现性。     

舵机电动加载测试系统的研究

舵机电动加载测试系统用来模拟铰链力矩对电动舵机进行加载,本文针对现阶段工程实践发展的需求,选用直流力矩电机作为加载的动力装置,搭建了电动加载测试系统,并建立了系统的数学模型,最后进行了系统模型的仿真分析,从而为舵机电动加载测试系统的工程化提供一定的理论依据。     

电动负载模拟器的多余力矩抑制

为实现负载台的恒力矩加载,必须抑制由于舵机主动运动造成的多余力矩。文章通过数学建模仿真和对系统扫频辨识,应用结构不变性原理抑制了多余力矩,并在实际系统进行了验证,证明了此种抑制多余力矩方法的有效性。     

直线气动舵机加载测试系统设计与实现

直线气动舵机加载测试系统用来模拟铰链力矩对直线舵机进行加载,同时也可对舵机的静态和动态指标进行测试。通过对力加载系统实现形式的分析,给出了系统总体方案和部件选型,对系统调试过程中遇到的问题进行了分析说明,最后给出了系统的测试结果,完全满足系统指标要求。     

舵机加载试验系统设计与实现

为验证飞机舵机装机前的性能指标,设计了一套基于模糊PID控制理论的电动舵机加载试验系统。依据舵机加载系统连接构成,建立了加载系统数学模型,并利用Simulink仿真工具对系统进行了仿真分析。结果表明,控制算法采用模糊PID能够更精确于舵机的性能检测。     

结构热试验中的加载技术

结构热试验是为了解决飞行器在高速飞行时出现的“热障”问题而发展起来的地面模拟试验技术，通过模拟飞行器在飞行中的热环境和气动载荷来检验其对飞行器结构的影响。针对结构热试验中的几种加载方式进行了探讨，并在头锥热载联合试验及仪器舱热在联合试验中进行应用。     

一种高功率密度电动舵机的设计

针对飞行器的速度和机动性不断增加,对舵机的高功率和小型化等要求越来越高的问题,设计了一种高功率密度电动舵机.从一体化本体结构设计、高功率伺服电机设计和轻质化材料选用等方面对电动舵机进行了研究分析.最后对该电动舵机进行了性能测试.试验结果表明,该电动舵机能够承载8000N·m弯矩,并且输出功率密度比常规电动舵机提高了50％以上.     

基于滑模变结构和扩张状态观测器的电动舵机复合控制方法

为提高电动舵机伺服系统的鲁棒性,同时解决实际工作中电动舵机不确定负载引起的跟踪精度低的问题,提出了一种采用指数趋近率的滑模变结构控制率结合扩张状态观测器对负载扰动进行实时估计的电动舵机的伺服控制方法,给出了控制器设计方法和试验验证。仿真和试验结果表明,与常规的滑模控制器相比,采用扩张状态观测器的变结构控制能有效提高电动舵机的跟踪性能。     

弯扭复合大负载下电动舵机设计及性能试验研究

针对弯扭复合大负载工况下电动舵机快速性与稳定性匹配的问题,在分析有限空间质量约束下舵机设计要求的基础上,采用基于核心部件与系统仿真及试验验证相结合的手段,提出了一种高刚度高功率密度的抗弯扭复合大负载电动舵机设计方法。详细阐述了高功率密度伺服电机和高刚度传动机构的设计过程,并研制了工程样机。试验结果表明:该电动舵机伺服刚度与功率密度得到显著提升,在复合大负载工况下能够实现高动态高可靠稳定运行。     

振动环境下航空作动器加载试验的研究

介绍了负载模拟器与加载试验技术的研究现状。为解决高频振动与加载力耦合的问题,满足航空作动器高频振动环境下的加载试验要求,将电路滤波器原理引入液压伺服系统设计,提出了利用电液反比例溢流阀压力控制特性的低通滤波加载装置消除高频振动对加载精度的影响,并通过结构设计消除了加载引起的倾覆力矩和径向力,在此基础上提出了一种能够满足航空作动器进行振动环境下加载试验的方法,为我国航空作动器产品寿命与可靠性试验工作提供了参考。     

同步发电机整流系统带恒功率负载的稳定性分析

 在现代飞行器电源系统负载中,功率变换器和电动机驱动装置大量增加,所表现出的负阻抗特性对系统稳定性产生十分重要的影响。采用状态空间平均法对同步发电机整流系统带恒功率负载(CPL)的稳定性进行了分析研究。建立了同步发电机整流系统同时带阻性负载和恒功率负载时的小信号数学模型,通过讨论负载参数对系统稳定性的影响,得到系统带恒功率负载时的极限值和稳定工作区域,所设计的串联校正环节在一定程度上改善系统响应快速性的同时,使系统的相角裕度增加了53°,有效地提高了系统的稳定性。     

基于电动舵机的健康仿真与评估方法研究

综述了国内外开展飞行器健康相关研究的现状,强调了考虑渐变过程对于健康仿真的重要性。以某型飞行器电动舵机为研究对象,建立了舵机系统的非线性仿真模型。通过分析组成电动舵机各个环节的健康模式与模型参数的映射关系,阐述了建立健康模型开展健康仿真的方法,并结合测点仿真数据和多维向量相似度、遗传算法的原理,提出了健康指标的计算和优化方法,达到健康评估的目的。最后,以simulink环境下的仿真实例对上述方法的可行性进行了初步验证。     

飞机结构强度试验商载施加技术研究

根据中后机身连续开口区强度试验技术需求,提出了一种新型的商载加载装置设计思想,通过分离引出加载方式解决了以往机身商载不能按理论载荷施加到各框的问题。该加载方式显著降低了加载杆拉力和杠杆弯矩,对机身的改动较小,加载装置更轻巧、试验换装简便。试验结果表明,该方法试验加载装置稳定,载荷传力明确,能更真实地模拟机身的受载情况。试验实施简便,可推广应用于同类型机身试验设计、载荷处理、加载夹具设计及载荷加载方案设计。     

基于积分鲁棒的电液负载模拟器渐近跟踪控制

电液负载模拟器(EHLS)是典型的电液力矩伺服系统,存在大量非线性特性和模型不确定性(特别是非线性摩擦),随着对电液力矩伺服系统跟踪性能的要求越来越高,传统线性控制策略很难满足加载系统的高性能需求,迫切需要设计先进的非线性控制策略。针对以上问题,建立了包含连续可微摩擦模型的系统非线性数学模型,基于Lyapunov理论设计了一种误差符号积分鲁棒控制方法。该方法能够克服模型不确定性对系统的影响,在舵机运动干扰作用下实现了系统的渐近稳定性能。实验对比结果验证了该控制方法的优良性能。