飞机机电作动系统故障模式分析与故障诊断方法

飞机机电作动系统是多电飞机的典型系统,为达到飞机的高可靠性要求,需要对机电作动器的故障模式进行分析。本文对基于无刷直流电动机的机电作动系统的故障模式进行了分析,在此基础上,提出了采用直流母线电流进行在线故障诊断,并分析了故障预测方法。     

三余度永磁同步电机绕组匝间短路故障诊断方法

机载作动系统可靠性是保障飞机飞行性能和飞行安全的重要前提，为了提升机载电力作动系统用三余度永磁同步电机系统可靠性，针对其常见的绕组匝间短路故障（ITSCF），本文提出一种基于高频谐波电流的在线故障诊断方法。通过电机绕组ITSCF数学模型，明确了故障后旋转坐标系下交直轴电流的典型高频脉宽调制（PWM）谐波故障特征；综合分析交直轴谐波电流对瞬态工况扰动的鲁棒性，选择直轴高频谐波电流周期有效值作为诊断特征；为了消除各余度电流固有谐波的影响，提出了基于三余度谐波电流平衡度的故障诊断方法；最后设计了故障诊断算法，通过带通滤波器进行高频谐波电流提取，并采用周期有效值计算实现谐波电流量化，最终通过三余度平衡诊断表实现故障余度识别。通过仿真模型验证了诊断算法的有效性，为提升机载电力作动系统可靠性提供借鉴。     

飞机数字化全电刹车系统的设计

设计的飞机全电刹车系统,以四无刷直流电机驱动四滚珠丝杠布局的机电作动机架,取代了原来液压刹车的活塞阀门作动机架,电机通过传动装置驱动滚珠丝杠松刹刹车盘实现飞机的刹车。在硬件设计上,刹车控制器的CPU采用TI公司的电机及运动控制专用DSP2407,以满足对控制系统的性能要求;4台无刷直流电机的换相信号由可编程逻辑器件完成;对电机的驱动采用了MOSFET与栅极驱动芯片IR2130组成的功率驱动电路,实现了无刷直流电机的高效驱动。     

船舶轴带无刷双馈电机短路电流分析与保护设计

当船舶轴带无刷双馈电机(BDFG)功率绕组发生三相短路故障时,短路电流会对系统造成较大的危害。因此,有必要设计专门的保护电路保障系统的安全。利用空间旋转坐标系,建立船舶轴带BDFG功率绕组三相短路时的动态方程,并依据磁链守恒定律研究系统短路电流的变化特性。通过分析短路电流的各个分量,提出加入撬棒电阻和直流卸载电路的保护方式来卸载过电流,并进一步研究加入保护电路后的电流变化特性。以1台30 kVA的BDFG为仿真对象,运用MATLAB/Simulink进行模型仿真和理论值计算,验证了保护电路的有效性,对船舶轴带BDFG电气安全设计具有指导意义。     

赛斯纳172R飞机刹车系统常见故障及预防措施

飞机刹车系统是保证飞机地面运行的重要部件,其性能的好坏直接影响飞机适航安全。通过对赛斯纳172R飞机刹车作动筒活塞杆断裂和停留刹车支架撕裂两起典型故障原理的介绍及故障原因的分析,提出飞机刹车系统在飞行使用及机务维护过程中的若干预防措施。     

多电飞机容错作动系统拓扑结构分析

针对多电飞机电力作动系统,提出永磁容错电机及其容错驱动控制的拓扑结构,探讨系统的电气故障模式,研究防止故障传播的电、磁、热隔离设计,在理论上给出了容错电机相数的选取方法,采用独立的同轴电机组件实现高冗余系统。研究结果表明:电机、功率变换器和供电通道均采用以相为基本单位的模块化拓扑结构可实现多电飞机对作动系统的高容错要求。     

飞机电源GCU BITE系统研究

主要研究了飞机电源系统发电机控制器BITE的设计,着重对发电机控制器BITE系统进行了详细的分析.同时还介绍了飞机电源系统的故障检测和隔离.该BITE使工作人员能根据指示信息快速更换LRU部件或对故障部件能准确的定位,极大的减少了故障排除所花费的时间,提高了工作效率.     

电气/机械混合四余度无刷直流力矩电动机绕组短路分析

研究了绕组短路故障对直接驱动作动器(DDA)用电气/机械混合四余度无刷直流力矩电动机(BLDCTM)性能的影响。基于电气/机械混合四余度BLDCTM的数学模型,分析了短路故障对电机电气参数造成的影响,并且建立了绕组匝间短路和相间短路这两种短路形式下的等效电路模型。电机系统的仿真结果表明,本文所采用的低转速电气/机械混合四余度BLDCTM某一相绕组出现匝间短路或某余度的两相绕组出现相间短路时,DDA系统依然可以正常运行。电气/机械混合四余度BLDCTM完全可以克服绕组短路故障的影响,提高了DDA系统的可靠性。     

开绕组电机驱动用双逆变器死区效应补偿方法

与传统两电平逆变器的死区效应不同,开绕组电机驱动系统中双逆变器的开关死区将导致零序电压和零序电流,使绕组电流出现低频次谐波,影响系统的性能。提出了一种双逆变器开关死区导致的零序电压的补偿方案,通过扩展占空比最大的一路开关信号的导通时间,来插入一个补偿电压矢量,利用补偿电压矢量产生的零序电压抵消开关死区导致的零序电压,从而抑制系统的零序电压和零序电流。通过在开绕组感应电机驱动系统中的仿真和试验,验证了死区补偿方法的有效性。     

MD-82客梯门驱动电机的故障诊断及分析

MD-82客机客舱门驱动器电机是发生故障率较高的一个部件,剖析了电机的电磁结构及绕组的联接形式,给出了电机的电路原理图,分析了当电机运行时容易发生故障的部位,并指出最容易被烧毁的部位是制动器绕组。从理论上对于制动器为什么容易烧毁做了较全面的论述,并给出了测定磁钢失磁的基本方法。     

Research on a six-phase permanent magnet synchronous motor system at dual-redundant and fault tolerant modes in aviation application

With the development of more/all electrical aircraft technology,an electro-mechanical actuator (EMA) is more and more used in an aircraft actuation system.The motor system,as the crucial part of an EMA,usually adopts the redundancy technology or fault tolerance technology to improve the reliability.To compare the performances of these two motor systems,a 10-pole/ 12-slot six-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) is designed with the concentrated single-layer winding,which is able to operate at dual-redundant and fault tolerant modes.Furthermore,the position servo performances of the six-phase PMSM at dual-redundant and fault tolerant modes are analyzed,including the normal and fault conditions.In addition,a variable structure proportional-integral-derivative (PID) control strategy is proposed to solve the performance degradation problem caused by phase current saturation.Simulation and experimental results show that the fault tolerant PMSM has a better position servo performance than the dual-redundant PMSM,and the variable structure PID control strategy is able to improve the performance due to phase current saturation.     

Integrated fault estimation and fault-tolerant control for a flexible regional aircraft

The article focuses on the design and application of an active reconfigurable controller that mitigates the effects of gust load and actuator faults on a flexible aircraft. A novel integrated adaptive output feedback scheme is investigated to address the actuator faults. The real-time fault values provided by the fault estimation module are considered in the reconfigurable control law to improve the fault-tolerant capability. The estimate values of faults and control gains are calculated by anal...     

感应电机定子绕组故障的建模与仿真

在三相感应电机运行的各种故障中,绕组缺相故障的发生率较高.当供电电源一相断开以及定子绕组一相断开时,均将导致三相感应电动机的缺相运行.基于多回路数学模型,对异步电动机定子绕组故障瞬变过程做了数学模型的建立,并运用Matlab/Simulink组件对实验进行仿真.通过加入约束条件以及设定模型参数得出仿真波形图.分析仿真结果,指出定子绕组发生故障后电动机处于的工作状态,可对各种定子绕组的一些常见的故障特征进行进一步的探讨分析.     

波音737-800空调制冷故障分析及健康监测

空调系统为机组、旅客和设备提供飞机内部环境系统,空调性能好坏直接影响旅客乘坐舒适性及设备正常工作。高温时空调制冷需求高,而空调故障频发,常常影响飞机安全运行。随着机队规模不断增加,如何高效管控空调系统运行状况,是摆在航司面前的重要技术课题。以波音737-800为研究对象,利用飞机维护手册(aircraft maintenance manual,简称AMM)和故障隔离手册(fault isolation manual,简称FIM),介绍空调制冷原理,深入剖析影响制冷性能的典型故障,并给出管控措施。介绍了空调健康监测方案和实施途径,通过机队应用实践,该方案能有效监控空调制冷性能,大大提高维护效率,保障航班运行,提升自主创新能力,为企业赢得声誉。     

波音737NG飞机反推排故与维护

主要以波音737NG飞机为例,利用飞机维护手册(AMM)和故障隔离手册(FIM)清晰阐述了波音737NG飞机反推控制原理,结合反推系统常见故障现象及可能的故障原因,创新运用故障树理论,建立起一套针对不同故障现象的快速甄别、判断、排除方法。该文对民航维修人员掌握反推系统原理、准确判断故障、保障飞机顺利运行具有重要意义;同时,有助于民用飞机设计、制造以及维修方案的制定。     

自适应滑模容错跟踪飞行控制律的设计

当飞行控制系统操纵面发生卡死或控制效率损伤故障时,采用自适应滑模控制方法进行容错跟踪飞行控制律的设计。采用单位向量法进行滑模控制器的设计,利用李雅普诺夫理论和Barbalat引理设计自适应滑模调节规律,同时能够保证闭环系统的渐近稳定性。利用某型飞机线性化模型进行仿真,结果表明,带有自适应调节规律的滑模控制方法不仅适合于正常情况下飞行控制律的设计,而且对操纵面损伤和卡死故障情况具有较强的适应能力,具有很好的跟踪控制效果和强鲁棒性。     

关于BP网络算法的输电线速断保护

建立人工神经网络BP算法，利用计算运行方式的变化改进传统的电力输电线系统的保护措施，可以实时跟踪故障点并同步实施控制。利用人工神经网络技术的快速性、自适应性和容错性，在一个周期内准确地定位区内、区外故障点，实现对输电线的速断保护。     

Integrated active fault-tolerant control using IMM approach

An integrated fault detection, diagnosis, and reconfigurable control scheme based on interacting multiple model (IMM) approach is proposed. Fault detection and diagnosis (FDD) is carried out using an IMM estimator. An eigenstructure assignment (EA) technique is used for reconfigurable feedback control law design. To achieve steady-state tracking, reconfigurable feedforward controllers are also synthesized using input weighting approach. The developed scheme can deal with not only actuator and sensor faults, but also failures in, system components. To achieve fast and reliable fault detection, diagnosis, and controller reconfiguration, new fault diagnosis and controller reconfiguration mechanisms have been developed by a suitable combination of the information provided by the mode probabilities from the IMM algorithm and an index related to the closed-loop system performance. The proposed approach is evaluated using an aircraft example, and excellent results have been obtained     

高可靠电机系统主动变结构与容错控制技术

为了更好地、更高性能地适应航天器多极端工况对伺服系统输出特性的需求变化以及高可靠应用需求,提出了一种新型高可靠电机系统,其主要包括变结构控制器、可变结构驱动拓扑和变结构容错电机。根据系统所需,通过在线变换驱动器与电机绕组的连接方式,重构电机系统结构和参数,进而改变电机系统的输出性能,最终实现每个工况下均能达到航天任务所需性能最优的目的;在驱动器或者电机绕组发生故障时,亦可通过电机系统结构变换,将故障进行隔离并进行容错控制,让剩余的正常部分还能输出所需的扭矩,实现电机系统的带故障运行,保证系统具有故障-工作的高可靠性能力。     

发动机FADEC中微处理系统故障检测

本文提出了一种用于航空发动机全权限数字电子控制 (FADEC)中微处理系统的加电自检 (POST)方法。研究了 Hamming编码对航空发动机 FADEC中信息的故障检测和校正方法, 对微处理系统中的 RAM存储器故障检测以及 Hamming编码的故障检测和纠错能力分别进行了模拟实验。