一种新型机载一体化电液作动器的设计与分析

针对近年来飞机机载作动系统的发展,设计了一种用于功率电传的新型一体化电动静液压作动器(EHA) ,分析其原理和特点,讨论各部件和系统的建模方法,采用Matlab/Simulink对其进行仿真,结果表明所设计的EHA具有良好的动态性能和带负载能力,达到了良好的性能指标,可作为未来飞机机载电作动系统的方案之一,对功率电传电液作动系统的研制具有实际指导意义.     

功率电传机载一体化电作动系统的研究

概述了近10年国内外机载功率电传一体化电动作动系统的研究发展状况,已成功的机载电力作动系统主要包括电静液作动器和机电作动器,得出了电作动器可用于未来机载作动系统相关的一系列结论;归纳了采用电力作动系统的优点;阐述了发展该机载一体化电作动系统的关键技术,包括高性能永磁、无刷直流电机-泵及其集成设计、冗余管理、高响应高精度控制等;指出了机载一体化电作动系统的研制目标和技术难点,为发展机载功率电传一体化电作动系统进行了深入的探讨.     

一体化数字液压作动系统的建模仿真和控制

随着机电液控集成一体化技术和数字液压技术的发展，基于数字缸和电液泵提出了一种新型的一体化数字液压作动系统，阐述了其系统组成和工作原理.基于AMESim建立了电液泵、数字缸及整个系统的数学模型，分别从系统的位移响应、溢流流量、电机转速和控制阀开口等方面，与传统的采用集中液压源供油和伺服阀控制伺服油缸的作动系统进行了仿真对比分析，指出了一体化数字液压作动系统的优缺点.     

非相似余度作动系统动态力均衡控制策略

随着多电/全电化飞机关键技术的发展,由功率电传作动器——电动静液作动器(EHA)和机电作动器(EMA)构成的非相似余度作动系统,成为飞机多电/全电化发展的新趋势.介绍了非相似余度作动系统的结构组成和工作原理,建立了非相似余度作动系统力纷争的数学模型.在此基础上,分析了非相似余度作动系统动态力纷争的产生机理,基于上述原理提出了轨迹发生器+前馈补偿器、力纷争反馈PID补偿器和EHA力控制/EMA位置控制等3种减小动态力纷争的动态力均衡控制策略,并对其进行了理论分析与设计.最后,对所提出的3种动态力均衡控制策略进行了仿真对比,并从跟踪动态性能和抗负载扰动动态性能两个方面对仿真结果进行了深入分析.分析结果为非相似余度作动系统的设计和力均衡控制提供了理论依据.     

电动静液作动器框图建模与控制

功率电传作动系统是未来飞行控制的发展方向,它取消了传统的中央液压油源.电动静液作动器是功率电传系统的执行机构,在作动器端把电能转化为局部液压能,兼具传统液压系统和直接电力驱动作动器的优点.根据其元部件数学方程,建立非线性框图子模型,构造了一种定排量变转速电动静液作动器,完善了补油回路和摩擦特性的描述.通过考察作动器稳定性、静态刚度和动态性能指标,对单环比例、积分、微分(PID,Proportion Integration Differentiation)、多环PID、全状态反馈控制等方法进行了设计及比较分析.仿真结果表明,结合动态压力反馈策略的全状态反馈控制器能有效改善系统的动、静态性能.     

电机泵阀作动系统的分级压力控制及效率分析

针对飞机作动系统中效率较低,发热严重的情况,分析了电机泵阀并联协调控制作动系统中系统压力与系统效率的关系,提出了采用分级压力节能控制,即对电机泵组和阀控单位设定不同的最高压力,并根据作动系统的要求来确定系统采用的控制单元;用AMESim软件进行仿真验证和分析.结果显示,采用分级压力控制系统的发热量分别为单独高压阀控制和电机泵控发热量的27.9%和34.1%,明显地降低系统温升,减少了系统的发热损失,提高了系统的效率,从而增加了系统的寿命,保障了系统的安全性和可靠性.     

非相似余度作动系统静态力均衡控制策略

由功率电传作动器EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)与EMA(Electro-Mechanical Actuator)构成的非相似余度作动系统取消了中央液压源和遍布机身的液压管路,同时克服了共性故障,是飞机多电化的发展趋势.阐述了非相似余度作动系统的结构组成与工作原理,考虑舵面空气负载和连接刚度,建立了在主动/主动工作模式下闭环系统数学模型.在此基础上,论述了非相似余度作动系统静态力纷争的产生机理,提出了采用调整电气参数偏差的方法补偿静态力纷争的思想,基于上述原理提出了3种减小静态力纷争的力均衡控制策略,并对其进行理论和仿真分析.最后,对3种力均衡控制策略在静态力纷争消除性、隔离性等方面进行了综合对比分析.分析结果对非相似余度作动系统的设计及力纷争的解决提供了理论依据.     

直线驱动电静液作动器的匹配设计规则

电静液作动器（EHA）是一种高度集成的泵控传动系统，A380和F35等机型已经利用EHA驱动主飞控舵面。但传统的以旋转电机和柱塞泵构成的EHA面临低频响的问题，以一种具有良好动态特性的新原理直线驱动电静液作动器（LEHA）为对象，研究其参数匹配设计问题。LEHA的关键特征在于新型的直线协同配流泵，以及采用直线电机直接驱动泵的吸排油和配流组件。首先，从静态指标匹配性上考虑LEHA的参数设计规则，得到最大空载速度约束条件、最大静态输出力约束条件、系统最高压力约束条件；然后，根据系统模型分析系统各参数对频宽的影响，得到LEHA的动态性能匹配设计规则，具体是指LEHA频宽指标对直线电机振荡频率的约束条件；最后，分析LEHA的功率约束条件，给出了LEHA对惯性负载、弹性负载和黏性阻尼负载在输出力-速度坐标下的功率包络条件，得到LEHA的负载匹配设计约束。LEHA参数设计的6项匹配设计约束条件能够为LEHA的设计过程提供理论依据。     

伺服作动系统的余度控制

为了提高伺服作动系统的可靠性,设计了一种三余度的电液伺服作动系统,将伺服阀的力矩马达、喷嘴挡板阀、系统的反馈元件等做成一式三份.并对该结构伺服作动系统进行了深入的理论分析,建立了三余度伺服控制系统的数学模型,分析了余度控制对伺服作动系统动态品质的影响,以及系统出现故障后余度伺服作动系统的动态品质.分析结果表明:伺服作动系统采用余度控制后,系统的动态品质基本不变.但系统在伺服阀线圈一路断开的情况下,余度伺服作动系统仍能正常工作.结果表明:伺服作动系统采用余度技术后,系统性能基本不变,而大大提高了伺服作动系统的可靠性,为高性能伺服作动系统的研制提供理论依据.     

泵阀联合EHA效率设计仿真分析

分析了泵阀联合电动静液作动器(EHA,Electrical Hydraulic Actuator)效率的影响因素,提出了降低油源压力设计值以提高效率的方法.针对泵阀联合EHA的工作特点,在负载相同的条件下,对伺服阀和定量泵的输出流量、损耗流量变化、作动系统整体效率变化进行了分析,并分析了油源压力设计值变化对系统主要性能参数的影响.相对于常规阀控系统设计,在一定范围内降低油源压力设计值的方法可提高液压系统总效率,减少流量损耗引起的功率损耗.系统快速性提高,稳定性增强,抗扰动能力下降,因而系统效率设计要兼顾性能综合进行.以弹性负载为对象的作动系统仿真计算验证了设计方法的可行性.     

不确定时滞关联大系统的分散鲁棒可靠H∞控制

综合考虑了工程实际中经常遇到的参数不确定性和控制元件失效2类典型问题.针对一类离散时间不确定时滞关联大系统,通过比较各子系统正常工作时和失效时的性能准则,给出了其分散鲁棒可靠状态反馈控制器的一种设计方法.该方法能够保证对于给定范围内的任意参数摄动和控制通道失效,受控系统都是内部稳定且满足指定的性能指标.结果基于线性矩阵不等式,便于计算机求解和参数优化.另外,对大系统可靠性控制与鲁棒性控制间的联系进行了分析.所作数值例子和相应的仿真结果说明了这个方法的有效性.     

决策支持系统中的反馈机制研究

将反馈机制引入决策支持系统的研究与设计，分析了ＤＳＳ中反馈的基本特点，应用控制论，行为科学、人机工程学及系统仿真理论的有关思想和方法，提出了决策状态反馈与决策输出反馈的基本概念，并给出了相应的人机交互与策略仿真两种反馈模式，研究了其对决策的影响，最后结合具体实例分析研究了引入反馈后的决策过程和结果，研究表明，反馈机制的引进能有效地提高决策有效性。     

机载作动系统的控制信号光传方案

 综述了目前国内外机载作动系统控制信号光传的研究现状,详尽分析了光传飞行操纵FBL(Fly By Light)系统的特点与未来飞机对飞行操纵系统的要求,指出了FBL技术发展的必然性.针对当今我国技术发展现状及对FBL技术的研究水平,在权衡模拟式光传和数字式光传的优缺点之后,提出了一种准数字光传操纵系统方案.初步实验证明,该方案可以满足飞行操纵系统的要求,是研制开发数字式光传的必要过渡.     

电液复合调节作动器的精确线性化建模与控制

针对经典泵控电液作动器固有频率低的问题,对原系统增加了一个新设计的总压力控制阀,它可保证作动筒两个工作腔的压力之和始终为一常数并使两腔压力可控,从而使泵控系统达到和阀控系统相当的固有频率.这种改进型作动器称为EHCA(Electro-Hydraulic Compound regulating integrated Actuator).针对存在的相乘非线性控制问题,通过分析EHCA和总压力控制阀的工作原理,设计了基于精确线性化方法的滑模控制器,并分析了电机转速和变量泵排量在不同工况下的控制量大小配合问题.分析和仿真证明,该设计思想是有效实现高效率、节能和快响应的电液组合作动器方案.     

基于压电陶瓷驱动的六自由度空间光学拼接系统

由于加工工艺的限制，大口径空间光学系统通常由多个子镜拼接而成。为了保证系统的成像质量，每个子镜都需要在毫米级范围内实现微米级精度的运动调节。提出了一种串并混联的、由压电陶瓷（PZT）驱动的六轴高精度定位系统。与常见的Steward平台相比，该方案具有结构紧凑、运动学简单等特点。为了同时实现大行程和高分辨率，采用桥式放大器对PZT行程进行放大，采用柔性铰链消除运动过程中的摩擦和间隙，分析了放大器在两种外部负载下的性能，并根据实际应用情况对放大器进行了设计。此外，还发现了在执行机构的输出端必须使用位移传感器，以消除柔性机构中常见的输入耦合现象。设计的可行性通过有限元分析和实验研究进行了验证。     

故障诊断神经网络系统的专家知识表达方法

通过介绍其它故障诊断技术存在的问题，研究了故障诊断神经网络系统，提出了两种故障诊断神经网络的专家知识表达方法，并将其应用于飞行器液压动力系统的故障诊断，仿真结果表明：提出的方法是正确可行的，并且专家知识表达方法对诊断结果有很大影响，该方法可推广应用于其它动力系统的故障诊断