电传飞行控制作动系统

YF-23A战斗机具有极大的静不安定性,在不开加力的情况下可以实现超声速巡航,其设计目标是在亚声速和超声速均具有优于对手的机动能力,上述要求使得飞行控制作动系统必须具有空前的能力和性能。其独特的飞行和机动包线要求其作动系统在低速时具有高的舵面偏转速率和大的行程,在超声速时要具有附加铰链力矩输出能力,为实现上述目标,开发出具有液压与电能守恒的作动系统。     

Study on Friction Torque Loading with an Electro-hydraulic Load Simulator

This article, in order to precisely impose friction on aircraft and weapon actuation systems, presents a new friction loading method characteristic of “torque-zero velocity” switching control with an electro-hydraulic load simulator. As the general Stribeck friction model has little related to static friction, it proposes a “torque-zero velocity” switcher, in which a zero-velocity controller is developed to load the static friction and a torque controller the kinetic friction. With the help of mathematical modeling, this article designs a “torque-zero velocity” switching controller and, correspondingly, provides a “dual-threshold judgment” algorithm. Simulation results indicate that the proposed method can be successfully used to carry out the static and kinetic friction simulation with an electro-hydraulic load simulator.     

Design and Simulation of Electro-hydrostatic Actuator with a Built-in Power Regulator

The electro-hydrostatic actuator (EHA) is a kind of power-by-wire (PBW) actuator that converts the electrical power into localized hydraulic power for flight control. By removing the central hydraulic power supply together with hydraulic pipes, an EHA's reliability and efficiency are greatly improved but its frequency width and stiffness decreased. To overcome the drawback, this article proposes a novel structure of EHA associated with a power regulator. Composed of a high-pressure accumulator and a proportional valve, it can store and harness the hydraulic power flexibly according to the changing control requirements. The concept of transferred volume is put forward to estimate the capability of the power regulator. The actuator output position can be kept fixed with a hydraulic lock. The compounded control is specially developed to ensure the actuator system to operate in a correct manner. The simulation results indicate that the new-brand actuator results in efficient expanding of the system frequency width with an optimal power supply.     

柔性自适应桁架及其振动最优控制实验

基于dSPACE系统和所研制的锆钛酸铅(PZT)压电作动器,建立了第一阶频率低达5Hz的三棱柱自适应桁架实验平台,通过有限元建模和实验参数修正,利用异位加速度反馈信号进行了线性二次型Gauss(LQG)最优反馈控制实验和仿真.结果表明:对比无控状态,采用最优控制只需很小控制电压,可使桁架在低阶典型频率激励下的振幅降低90%以上;而当桁架受扰动后,振动衰减时间减少超过80%;验证了实验平台配置的合理性和所研制的PZT压电作动器、控制模型的有效性;控制数值仿真与实验在加控前后振幅抑制程度相同,控制仿真与实验中振幅衰减过程的差别通过激振过程仿真与实验的对比得到了阐明.     

采用丝杠传动的电动舵机运动学分析

为了改善旋转电动舵机的控制输出中存在的系统振荡问题,针对电动舵机中连杆及摇臂等传动结构导致的非线性不确定特性,文章通过建立传动机构的数学模型,根据其位置变化量及速度变化量关系,确立了控制输出与实际输出在传动过程中的正逆运动学方程,分析了传动机构运动时所引入的非线性环节,并提出了通过修正传动参数来补偿非线性的影响,为伺服系统的分析及控制器设计提供参考,对提高舵机系统的控制性能与控制精度有重要作用。     

基于一阶PPF的垂尾振动分数阶控制

针对传统正位置反馈（PPF）与一阶PPF控制器控制效果与鲁棒性不足,难以适用于结构动力学特性存在摄动的问题,提出一种新的基于分数阶微积分理论和一阶PPF的分数阶（FOPPF¹）控制器,增加了一阶PPF控制器的可设计空间。综合考虑随机响应的频域特性与整体波动强弱,构造了控制器优化设计的目标函数。以粘有宏纤维压电复合材料（MFC）压电片的垂尾模型为被控对象,设计了相应的FOPPF¹控制器。该控制器在控制目标频段内的相频特性变化平缓,可有效实现控制相位补偿,且闭环极点对参数摄动不敏感,使得控制器的鲁棒性强。通过试验研究了FOPPF¹控制器对于自由振动与窄带随机振动的抑制性能。相比一阶PPF控制器,对标称垂尾模型,FOPPF¹控制器在自由振动抑制试验中的等效阻尼系数提高了约50%。当给垂尾模型的一阶弯曲固有频率引入一定量的离线摄动或在线摄动后,窄带随机振动控制试验的结果表明,FOPPF¹控制器的鲁棒性、控制效果及控制能耗率明显优于经典的一阶PPF控制器,因此对垂尾结构的振动主动控制具有良好应用潜力。     

主动控制式对接机构对接预捕获阶段的仿真

介绍了主动控制式对接机构对接的基本操作过程，并以具有六个作动阻尼器的主动接制式对接机构为例，对对接预捕获阶段作了详细的研究。 该阶段两对接飞行器的运动方程，给出了作动／阻尼器为满足捕获条件所需达到的长度的计算方法，设计了控制回路，在此基础上作了数值仿真。仿真结果表明，建立的数学模型是正确的，设计的控制系统控制效果良好。     

基于机载实时模型的发动机执行机构 故障状态参数估计

为了对发动机的主燃烧室供油量控制器、喷管喉部面积控制器、风扇进口可调导叶角度控制器、压气机进口可调导叶角度控制器进行故障诊断,建立了基于简化n+1残量方法的非线性机载实时模型,并结合常增益扩展卡尔曼滤波器建立执行机构控制参数估计器,利用非线性部件级模型模拟飞行包线内发动机执行机构的软故障.仿真结果表明:执行机构控制参数估计器在飞行包线内能实现较高精度估计,且具有较好的稳定性.