基于机电伺服控制的液氧煤油发动机推力调节技术

针对补燃循环液氧煤油发动机推力调节需求,根据发动机系统特点,提出了基于机电伺服控制的发动机推力调节方案。论证了推力调节机电伺服系统组成、工作过程、机电伺服作动器和伺服控制器方案;提出了系统功能失效安全的伺服系统故障保护方案以及融合伺服控制器自检测和自诊断结果、发动机热力参数的发动机推力调节故障监控方案;开展了推力调节机电伺服系统稳动态特性仿真、负载模拟试验、冷调试验、环境试验和发动机热试考核。结果表明:该系统调节性能、可靠性和环境适应性满足发动机推力调节应用需求。     

基于多电技术的民用飞机舱门电作动器研究

目前国内多电技术的工程应用较少,基于此,以舱门电作动器为例,分析了其技术要求,从No-Back和软硬件设计技术两方面对设计难点进行了研究,然后对电机组件、齿轮装置、控制组件、控制板、作动器控制算法进行了系统设计,并完成样件试验。结果表明,样件满足设计要求和功能要求。     

航空发动机作动筒的伺服控制建模与分析

针对典型航空发动机阀控不对称作动筒的结构在带负载工况下的应用和理论分析情况,讨论了作动筒正、反向负载对伺服作动控制的影响,提出了1种阀控不对称作动筒的伺服控制系统建模与分析方法。将该方法在项目案例上的分析结果与实际项目试验数据进行对比,结果表明:该方法切实可靠,模型置信度高,对实际应用具有指导意义。同时,为了使作动筒往返控制效果一致,作动筒负载方向应设计为反向负载,负载力大小应设计在FL0附近。     

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。     

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。     

民用飞机电子电气设备舱门高强度辐射场(HIRF)防护设计研究

适航规章CCAR-25中给出了航空器暴露在高强度辐射场(HIRF)中应满足的抗干扰要求,针对某型号民用飞机电子电气设备舱门对HIRF环境防护能力较弱的问题,提出一些提升舱门HIRF防护能力的优化设计建议。在对飞机电子电气设备舱门HIRF防护能力研究时,以该型号民用飞机电子电气设备舱门为研究对象,将舱门与电子电气设备舱结构模型简化成复杂金属腔体开环形孔缝的模型,并类比开孔矩形金属腔体的电磁屏蔽效能的研究,归纳出可能提升结构HIRF防护能力的结构优化设计方向。依据优化设计方向规划了3个舱门结构优化方案,并对该型号民用飞机进行低电平扫掠场(LLSF)试验以验证优化方案的有效性,对试验结果分析表明,所提的建议对于提高电子电气设备舱门HIRF防护能力是有效的。     

宽体客机飞控电作动系统设计

为研究飞控电作动(EPA)系统技术,分析目前服役的国外多电客机空客A380、A350XWB飞控电作动系统、波音Boeing 787飞控电作动系统能源配置、作动器配置及技术特点,提出了国外多电客机飞控电作动系统发展趋势。结合中国电作动研制技术情况,提出中国宽体客机飞控电作动系统2H/2E能源配置方案及电作动系统配置方案,对电作动系统安全性、作动系统电功率、质量进行分析,为中国宽体客机飞控电作动系统研制提供有益参考。     

双变量一体化电动静液作动系统研究

分析了变排量变转速型一体化电动静液作动系统,通过同时控制直流无刷伺服电机转速和伺服泵排量达到改变作动器输出的目的,并建立了其基于状态空间描述的数学模型,根据其双变量相乘的特点对其系统特性进行研究,提出了双变量一体化电动静液作动系统的基本控制方法.     

某型机伺服作动器BIT测试方法及影响分析

介绍了伺服作动系统的工作原理、组成及BIT测试方法,分析了影响伺服作动系统BIT故障的原因,并对伺服作动器建立故障树,着重分析影响伺服作动器故障的因素并进行仿真,提出了伺服作动系统BIT设计优化建议。     

空客飞机主起舱门作动筒接头超声波检测

空客针对龙骨梁主起舱门作动筒接头有可能产生裂纹的问题下发服务通告,提出需要对主起舱门作动筒接头进行无损检测。本文介绍了采用超声波仪器进行此检测的操作方法,并对操作中遇到的一些难点进行具体分析。     

基于Simplorer的机电伺服系统多学科协同仿真技术研究

航天机电伺服系统是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。针对机电伺服系统单一仿真平台存在的仿真精度低以及多学科协同仿真存在的仿真效率低等问题,提出了在Simplorer的软件平台下建立功率变换部分的电力电子仿真模型,通过有限元分析和试验的方法确定电机和模拟负载装置的非线性参数特性曲线,实现电力电子、控制和电磁场的多学科协同仿真与虚拟试验。仿真与试验结果表明,所建立的协同仿真模型与试验结果的最大误差不超过15%,可提升机电伺服系统的参数优化设计能力和算法调试效率。     

自抗扰控制技术在电动舵系统中的应用

针对无刷直流电机驱动的位置伺服系统,介绍了其自抗扰控制器设计的基本思路与实现过程。通过扩张状态观测器的动态补偿提高了电动舵机的鲁棒性,同时对系统闭环特性进行了分析,并对结果进行了仿真计算与实验研究,最后给出了自抗扰控制技术在快速响应电动舵机中的应用结果。     

基于LMI的涡扇发动机抗积分饱和PI控制

针对航空发动机控制计划中加减速供油线对主燃油限制的控制计划,基于状态空间理论和线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)的方法,提出了用于解决航空发动机控制中由于主燃油供油量超加减速供油线后导致控制效果明显变差甚至出现震荡问题的抗积分饱和IWP(Integral Wind-up Protection)算法,给出了同时保证闭环稳定性和饱和抑制性的LMI解。以某涡扇发动机为被控对象,基于LMI方法在已有的控制器上进行了IWP的设计,并进行了发动机非线性动态系统性能仿真验证。结果表明,在已设计的PI控制器结构中嵌入IWP补偿器构成具有抗积分饱和作用的PI控制器,能提高控制系统的动静态性能。     

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.     

电动舵系统颤振影响因素分析

针对电动舵系统颤振问题,将舵系统简化为双惯量模型,并在该模型的基础上分析了舵系统颤振的原因.通过对舵系统传递函数以及单自由度碰撞振动系统力学模型的分析,得出传动机构刚度、间隙等非线性因素以及负载惯量对舵系统稳定性的影响,并分析了各因素造成舵系统颤振的原因.通过数学仿真,验证了所得结论的正确性,并针对颤振抑制提出了相应的改进措施.     

MF型音圈电机驱动的微进给机构伺服方法研究

采用高频响、长行程MF(质量-阻尼)型音圈电机驱动的微进给机构,建立了非圆数控车削系统,分析了MF型音圈电机的数学模型,研究了该类电机的伺服控制方法。提出基于P-D控制的双闭环控制器,增强了系统的抗干扰能力,并采用幅相调整前馈控制及前馈误差补偿技术达到了高精度跟踪的要求。实验结果表明:该方法能够满足非圆数控车削系统高频响、高精度和强鲁棒性的要求。     

直线电机位置伺服系统的增强复合非线性控制

针对高性能机电系统中常用的直线伺服电机,设计了一个能实现快速与准确的定点运动的位置控制器。控制器采用线性控制律与平滑非线性控制律相结合的方案,并利用一个降阶线性状态观测器对电机运动速度(未量测)加以估计。为了消除未知扰动带来的稳态误差,控制律中嵌入了积分控制作用。整个控制律采用全参数化设计,可实现动态增益控制,方便了在线参数整定与性能优化。控制方案应用于一个实际的永磁直线电机位置伺服系统,基于TMS320F28335 DSC进行了试验测试,结果表明系统能对各目标位置进行准确的跟踪,且具有理想的瞬态性能。     

大型飞机座舱温度控制系统控制律设计

大型飞机座舱温度控制系统具有温度控制非线性、强耦合、大迟滞性等特点,对控制律设计提出很高要求。根据系统设计要求,结合执行机构动作特性,提出了一种新型座舱温度控制律。系统控制方案采用压气机出口温度控制、组件出口温度控制、座舱供气温度控制和座舱区域温度控制四级控制;压气机出口温度目标值根据大气环境温度确定,座舱供气温度目标值根据座舱区域温度控制误差确定,组件出口温度目标值根据座舱供气温度目标值中的最小值确定;使用专家比例-积分-微分(PID)控制方法设计各级温度控制器,温度控制器的设计融入了解耦控制算法和系统保护控制逻辑,控制周期由各级温度控制响应特性确定。系统地面试验与飞行试验结果显示,该座舱温度控制系统响应速度快,抗干扰能力强,控制精度高,满足系统设计要求。     

基于细菌觅食优化算法的永磁同步电机位置伺服系统模糊控制策略

针对PID控制器参数固定而引起永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统控制效果不佳问题,设计了基于细菌觅食优化算法的模糊控制器。该位置控制系统是以空间矢量控制为理论基础,由位置环、速度环、电流环构成的PMSM三闭环控制系统。在MATLAB/Simulink环境中将模糊控制器应用在系统位置环上。对比仿真结果发现,参数优化后的模糊控制器在系统位置环的作用更加优越,完全克服了传统PID控制器的缺点,能有效提高电机位置控制的快速性和准确性。     

Electromechanical Actuation Technology for the All-Electric Aircraft

Electromechanical actuation is a critical element that must be developed and verified to make the all-electric aircraft a viable concept. For several years the Flight Control Division of the Air Force Wright Aeronautical Laboratories has sponsored activities to demonstrate the credibility of electromechanical actuation systems (EMAS) for primary flight control actuation functions. The foundation for these EMAS activities and several electromechanical actuation development programs are described here. One involves the design, fabrication, and laboratory test of a rotary, hingeline electromechanical actuator. Another involves the development and flight test demonstration of a linear electromechanical actuator for controlling an aileron of a C-141 aircraft. A third involves the design and development of a linear electromechanical actuator for missiles having severe performance, temperature, and volumetric requirements. In addition, a brief summary of the results from two aircraft actuation trade studies compare the baseline (conventional) hydraulic flight control system with an all-electric airplane concept including quantitative comparisons of weight, reliability and maintainability, and life cycle costs.