单周控制方法在电静液作动器无刷直流电机系统中的应用

电静液作动器(EHA)要求无刷直流电机能够频繁起动和制动,并具有较快的动态响应。针对常规PID控制在非线性系统中应用的不足,将单周控制方法用于EHA无刷直流电机系统中,采用单周控制器控制电机的力矩输出,以提高系统的抗干扰能力和动态性能,采用常规的PI控制器完成系统的位置和转速控制,系统结构简单且容易实现。仿真结果表明,电流环引入单周控制方法后,系统的快速性更好,稳态运行下电机转速、转矩波动更小。以1台转角功率为28 kW的EHA和FPGA+DSP结构的数字控制器为平台进行试验,试验结果验证了基于单周控制的EHA系统具有优良的稳态和动态性能。     

先进的作动器技术研究

介绍了直接驱动式作动器、电静液作动器、集成电液作动器、机电作动器、光传灵巧作动器的原理、特点、应用等.     

基于模糊 PID 控制的飞机机电负载仿真

针对多电飞机机电作动器鲁棒性差、控制精度低的问题,提出了一种基于模糊 PD 的控制策略。建立了 EMA 系统的非线性模型,永磁同步电机控制模块采用 SVPWM 调制技术控制开关驱动。考虑系统参数摄动的影响,加入模糊 PID自整定控制器,通过仿真结果和分析表明,该控制策略可有效提高系统控制精度。     

用于离心式作动器的变滑模面滑模控制

作动器系统是组成直升机结构响应主动控制（ACSR）系统的重要子系统之一,为解决离心式作动器同时实现输出力幅值、相位和频率跟踪以及输出力跟踪误差问题,提出了一种基于滑模变结构控制的变滑模面控制（VSMSMC）方法。首先,根据离心式作动器原理建立了偏心块的输出力方程以及包含参数变化、外部扰动及线性摩擦等不确定因素的永磁同步电机（PMSM）动态方程;然后,通过对离心式作动器输出力控制原理进行分析,结合滑模控制理论的特点,将离心式作动器偏心块相位控制期望信号引入滑模控制的滑模面方程,设计了基于PMSM电流环的变滑模面滑模控制律,并利用李雅普诺夫函数证明了所设计的滑模控制律的可达性和稳定性。最后,在MATLAB/Simulink环境下将所设计控制律应用于离心式作动器输出力控制进行了仿真实验,与现有方法相比,所设计控制律能够较好地同时跟踪期望谐波力的幅值、相位和频率,提高了离心式作动器跟踪精度和离心作动器启动时的输出力跟踪响应速度并具有较好的抗干扰能力。     

双泵电静液作动器控制研究

功率电传技术是未来全电飞机发展须攻克的难点,其中具有集成化优势的小型高效电静液作动器是功率电传技术领域的一项重要内容。智能材料驱动的电静液作动器由于具备集成度高、能量密度大、响应快、精度高等优势,已逐步成为电静液作动器的主流发展方向之一。本文针对一种双压电泵驱动、电机配流的封闭式电液作动器,从驱动幅值、频率、相位3个控制维度出发,提出幅相控制、频相控制与纯相控制3种控制方法。试验证明,幅相控制与纯相控制误差低于频相控制,当该作动器在跟踪 0.5 Hz 频率、7.5 mm 峰峰值的正弦目标位移时,幅相控制和纯相控制的均方根误差分别为0,09 mm 与1.101 mm,相对低于频相控制时的0.169 mm。文中所提出的3种控制方法均可实现双泵电静液作动器的伺服控制,但幅相控制和纯相控制方法的控制精度优于频相控制。     

电动静液作动器非线性框图建模与鲁棒控制方法

 阐述了机载电动静液作动器（EHA）的典型工作原理与结构特点,根据其元部件数学方程,建立非线性精确框图模型,完善了EHA补油回路和摩擦特性的描述。通过对系统阻尼、稳态误差及摩擦的仿真分析,设计了一种结合动态压力反馈与变增益控制策略的状态反馈控制器,改善了系统动、静态性能。鲁棒性测试结果反映了系统参数不确定性对性能的影响。     

航空机电作动器神经网络快速终端滑模控制

目前机电作动器由于具有干净、维护方便等优点,越来越受到航空业的青睐。航空机电作动器的特点是控制精度、稳定性和响应速度要求高,针对以上特点,提出了一种基于多层神经网络的快速终端滑模控制策略。为了提高航空作动器响应速度和跟踪精度,设计了快速终端滑模控制策略,不仅可以加快系统响应而且可以在无扰动情况下实现系统的有限时间稳定。针对系统参数不确定性和外部扰动,设计多层神经网络进行估计并通过前馈方法加以补偿。针对神经网络的重构误差,设计了非线性鲁棒项加以克服。利用李亚普洛夫稳定性定理证明了控制系统在有扰动情况下可以实现有界稳定。实验结果表明：所设计的控制器具有良好的参数自适应和抗干扰能力,同时具有更高的跟踪精度和更快的响应速度。     

机载电静液作动系统的发展现状与关键技术研究

总结了新型机载作动系统的发展背景与研究意义,介绍了用于功率电传的电静液作动器和机电作动器的发展现状,综述了机载电静液作动系统设计、开发和取得的技术成果,论述了机载电静液作动系统发展中有待于进一步研究的问题,提出了开展该项研究的建议和措施。     

超磁致伸缩电静液作动器磁场分析与优化

提出一种超磁致伸缩电静液作动器（GMEHA）结构,采用永磁体与控制线圈组合提供驱动磁场.首先建立了该组合磁路数学模型,并给出了超磁致伸缩棒内磁感应强度计算解析式;其次,对以上结构进行了有限元分析（FEA）,得出了磁路主要结构参数与磁场分布均匀性之间映射规律;最后进行了作动器磁场试验研究并与有限元分析结果进行了对比,验证了理论与有限元模型的可预测性,给出了该电静液作动器结构设计方法.结果表明:该电静液作动器的最佳驱动频率为250Hz,最大无负载体积流量为0.85L/min,最大阻断力达到了120N.      

民用客机货舱门电作动器设计研究

首先介绍了货舱门电作动控制系统的技术发展趋势,然后对民用客机货舱门电作动控制系统进行了深入研究,最后探讨了系统设计的关键技术。     

基于滑模观测器的机电作动系统容错控制研究

机电作动器(Electro-Mechanical Actuator,EMA)正在逐步代替液压/气压作动器而广泛应用于航空航天、军事等领域,特别是在多电/全电飞行器中,机电作动系统已引来大量学者开展各类型研究。在 EMA 的控制方法和实际应用逐渐成熟的前提下,进一步提高系统的可靠性得到广泛的关注。在 EMA 运行过程中能够进行实时的故障检测并保证系统的正常运行,有效提高系统可靠性对于 EMA 的应用具有重要意义。本文提出一种基于滑模观测器的容错控制方法,为 EMA 在工程应用中有效识别系统的运行状态提供重要手段,具有重要的理论意义和工程应用价值。通过仿真验证得出此方法可靠有效,验证了在系统运行过程中能够快速的识别故障并切换控制,表明 EMA 系统在此控制方法下具有很好的故障识别和故障隔离能力。     

具有饱和补偿的碟形飞行器神经滑模控制

针对执行机构饱和非线性未知的碟形飞行器,在考虑执行机构动态的基础上,设计了基于神经网络的滑模控制器,给出了相应的控制律和参数选择方法.神经网络用来估计执行机构的饱和量,从而在设计控制器时,可以对执行机构的饱和进行相应补偿.仿真结果表明了该方法的正确性和有效性     

多电飞机电动环境控制系统设计研究综述

随着飞机设计朝着多电化发展,多电飞机中电动环境控制系统的研制受到了广泛关注。本文介绍了B787飞机电动环控系统运行原理,综述了目前电动环控系统的架构设计与权衡、关键部件设计的研究现状,指出采用电动环控系统设计会导致飞机设计更趋复杂,因此需要集成化的工具支持电动环控系统的架构设计,并发展可替代CFD计算的代理模型技术来缩短关键部件的设计周期,为我国电动环境控制系统的研究和发展提供参考。     

基于Simplorer／MATLAB的多电飞机环控系统研究

介绍了多电飞机环控系统的功能和原理,研究了高速电机驱动的空气循环制冷技术,并设计出由高速电机驱动的闭环式空气循环系统。以B787为例建模,选择永磁同步电机驱动压气机,采用电压空间矢量PWM方式控制电机系统。利用Simplorer、Maxwell与MATLAB软件对闭环系统进行建模仿真,验证了模型具有良好的稳态和动态性能,以及高速电机用于循环制冷的合理性。     

基于新型终端滑模的航天器执行器故障容错姿态控制简

 针对受干扰的刚体航天器冗余执行器存在故障与控制受限的姿态跟踪控制问题,提出一类基于新型指数形式的非奇异快速滑模面（ENFTSM）与趋近律的姿态容错控制器设计方法。当部分推力器发生故障时,假设剩余推力器具有输出饱和特性且能提供足够推力保证航天器执行任务,相比一般终端滑模控制器,本文设计的控制器不仅能使系统状态以更快的速度到达平衡点,且不需要在线对执行器故障信息进行检测和分离。基于Lyapunov方法证明本文设计的控制器能保证闭环系统稳定,且能有效地抑制外部干扰、控制受限和执行器故障等约束。最后对提出的控制算法进行了数值仿真,其结果表明了该控制器的有效性。     

高速电机驱动飞机环控系统仿真研究

以波音787飞机为例,对多电飞机环控系统组成和原理进行介绍,探讨高速电机驱动的可行性及控制方式。该文采用高速永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,以下简称PMSM）驱动压气机,同时利用SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation,以下简称SVPWM）技术进行控制,设计了双环控制策略,建立完整的高速电机驱动压气机系统,并利用Matlab/Simulink软件对闭环系统进行建模仿真。仿真结果表明该系统功能完善、稳定性强。     

基于快速非奇异终端滑模的姿态控制技术

针对存在执行器故障与外部干扰的刚体飞行器姿态控制系统,提出一种基于快速非奇异终端滑模(NSFTSM)的姿态容错控制方法.控制方法不仅保证姿态机动过程的快速性,而且避免了传统的终端滑模面所带来的奇异性问题.采用二阶鲁棒精确微分器估计执行器故障与外部干扰,采用快速非奇异终端滑模技术设计姿态容错控制律,根据Lyapunov稳定性理论证明了方法的稳定性.稳定性分析表明,通过引入新型快速非奇异终端滑模,控制器使得闭环系统能够快速收敛到滑模面的微小邻域内,进而收敛到系统平衡点的微小邻域内,并且系统对外部干扰具有较强的鲁棒性.数值仿真结果验证了方法在姿态跟踪控制中的有效性.     

基于新型终端滑模的航天器执行器故障容错姿态控制

针对受干扰的刚体航天器冗余执行器存在故障与控制受限的姿态跟踪控制问题,提出一类基于新型指数形式的非奇异快速滑模面（ENFTSM）与趋近律的姿态容错控制器设计方法。当部分推力器发生故障时,假设剩余推力器具有输出饱和特性且能提供足够推力保证航天器执行任务,相比一般终端滑模控制器,本文设计的控制器不仅能使系统状态以更快的速度到达平衡点,且不需要在线对执行器故障信息进行检测和分离。基于Lyapunov方法证明本文设计的控制器能保证闭环系统稳定,且能有效地抑制外部干扰、控制受限和执行器故障等约束。最后对提出的控制算法进行了数值仿真,其结果表明了该控制器的有效性。