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FPGA的电动舵机控制器设计

针对传统的电动舵机控制器控制周期长的问题,提出了一种基于FPGA的电动舵机控制器设计方案.在完成硬件设计的基础上,通过建立高速浮点运算模块,解决了FPGA无法直接进行浮点运算的问题,从而实现了不完全微分PID控制,并给出了具体的控制周期和控制延迟.与传统的基于DSP的电动舵机控制器进行对比试验,试验结果表明,所提控制器设计方案能够有效缩短控制周期,提高控制效率,优化控制效果.     

大功率电动舵机系统仿真技术应用研究

随着导弹性能的不断提升,电动舵机系统的功率越来越高,研制风险也随之提高,因此对大功率电动舵机系统的精确仿真也日趋重要.基于Matlab及ADAMS仿真工具建立了某大功率电动舵机系统的机电联合仿真模型,并对系统的动态响应进行了仿真.与实测结果相比,该模型能够较为准确地仿真实际舵系统,对提高大功率电动舵机系统仿真结果的可信度具有积极意义.     

一种高灵敏度的电动舵机系统研究

本文研究了一种基于单片机的高灵敏、分体式小型电动舵机系统。首先分析了电动舵机的组成与功能,并分别从舵机结构、控制算法两方面对舵机系统的性能设计进行了分析和阐述。针对舵机高灵敏度的性能要求,对控制算法进行了优化并进行了相应仿真。最后经过试验验证,电动舵机满足了高灵敏度的指标要求,验证了控制算法的正确性。     

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。     

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。     

大功率高动态电动舵机的一种电流抑制方法

为了在保证动态性的前提下有效抑制大功率电动舵机的电流,研究了大功率电动舵机的原理及其存在的大电流现象,分析了传统电流环在抑制电流时存在的缺陷,提出了一种基于分段控制思想的电流环设计方法,根据舵系统动态响应过程中的电流特性对电流环进行实时调参.仿真和试验结果表明,该方法既能有效地抑制电流,提高大功率电动舵机可靠性,又能保证其动态性.     

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。     

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。     

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.     

基于负刚度预载荷机构的锥形介电型EAP驱动器研究

为了便于对介电型EAP驱动器进行优化设计,针对介电型EAP驱动器进行建模是极其重要的.结合弹性大变形理论及Maxwell应力建立介电型EAP材料的机电耦合模型,分析一种可以提高驱动器性能的负刚度预载荷机构,在此基础上建立基于负刚度预载荷机构的锥形介电型EAP驱动器模型.通过对微分代数方程组的求解,分析预载荷机构对驱动器...     

小型化高负载飞行器前轮转弯控制系统研究

介绍了一种前轮转弯控制系统,主要由转弯机构、控制器和位移传感器组成。转弯机构采用丝杠拨叉式传动方案,实现小型化、高负载的要求;控制器采用双冗余422总线通信设计方案,保证通信链路可靠性;通过采集线位移、角位移传感器两路反馈信号,实现位置闭环运算和前轮摆角实时监测。经地面及飞行试验验证,本系统各项指标均能满足要求。     

High performance magnetostrictive actuators

The application of magnetostriction in the design of a hybrid, electromechanical/hydraulic high-performance linear (large force and stroke) and/or rotational (large moment and angle) actuator is considered. The design concept combines the high power density of actuation possible with magnetostriction (approaching 0.1 HP/cm³ of the magnetostrictive material assuming 3 kHz excitation frequency) and the design flexibility of hydraulics. The objective of the research described was to validate the concept theoretically and to study alternatives and improvements. The system, as currently envisioned, offers very small packaging volume (approximately an order of magnitude smaller than conventional electromechanical systems), flexible packaging (relative location of the major system components is not critical), and easy control (precise control of actuation speed, quick reverse time, and inherent position lockup). The major technical problems associated with the design are outlined, and results of a computer simulation of a prototype actuator are presented     

飞机全电刹车系统机电作动器的研究与设计

针对未来多电飞机发展的关键技术全电刹车系统机电作动器进行了深入的研究和分析。介绍了全电刹车系统的组成结构,建立了全电刹车系统机电作动器、无刷直流电机及全电刹车系统的数学模型。     

Peculiarities of the control actuator development on the basis of combined electromechanical modules

The peculiarities of developing the control actuators on the basis of combined electromechanical modules are examined. A technique of calculating and designing the power contour of the control actuator for different purposes in the form of electromechanical module, is presented.     

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.     

基于FPGA的谐波式电动舵机滑模控制研究与应用

根据谐波式电动舵机工作原理,推导了其数学模型;并针对谐波式电动舵机的特殊结构,在建模时充分考虑了摩擦和间隙非线性对舵机系统性能的影响.针对舵系统中存在的非线性问题,提出了一种滑模控制(SMC)算法;进一步为了解决滑模控制固有的抖阵问题,采用边界层与低通滤波器技术共同消除控制量的抖阵,并仿真验证了该算法的有效性.最终,采用数字芯片FP GA实现了该控制算法,并加以实验验证.实验结果表明:与传统比例积分微分(P ID)控制相比,基于滑模变结构控制的电动舵机的抗干扰和鲁棒性等有较大改善;且在偏转小角度时,由摩擦和间隙非线性导致的空回和时间延迟问题也得到了较好的抑制.