航空永磁电驱动系统比例谐振型自抗扰速度控制器设计

襟缝翼机电作动器是飞机高升力系统中的关键运动部件,其速度控制对襟缝翼的姿态调节十分重要。然而,襟缝翼机电作动器易受到翼面周期性或非周期性气动载荷干扰,传统的比例积分型速度控制器性能实现受限。为此,本文提出一种基于比例谐振自抗扰控制器（ADRC）,在抑制非周期性干扰基础上还可抑制特定次周期性干扰。周期性干扰通过采用比例谐振控制的扩展状态观测器来估计。通过试验,比较了比例积分型控制器、传统线性自抗扰控制器和比例谐振型自抗扰控制器的控制性能,验证了本文所提出的方法可以显著抑制干扰、提高机电作动器的速度控制精度,为飞机平稳起降提供技术支撑。     

姿态

分析了飞机航向( 姿态) 系统的弊病: 结构复杂、配套困难、可靠性差、造价高, 精度却 难以再提高; 提出了采用“计算机+ 传感器”的系统结构模式。该方案的优点是取消了伺服机构 等配套硬件, 由软件实现伺服、滤波功能, 并能精确修正各种误差。     

喉栓式变推力固体火箭发动机内弹道调节特性

发展了一套电动伺服驱动的喉栓式变推力固体火箭发动机试验系统,研制了喉栓式变推力固体火箭发动机,进行了喉栓式变推力固体火箭发动机内弹道调节特性试验.试验研究表明,耐烧蚀喉栓的轴向运动可实时调节发动机内弹道特性,目前已实现压强的四级调节;发动机内弹道变化相对喉栓运动有一定延迟,但其延迟可为工程所接受.     

机电集成超环面传动弱非线性自由振动研究

针对新型广义复合传动机构-机电集成超环面传动系统,其中蜗杆、行星轮间电磁啮合刚度的非线性变化,首先推导出了系统弱非线性摄动形式的运动微分方程,其次在将其转化为小参数形式的基础上,利用Linstedt-Poincare法求出了该系统频率和位移响应的近似解析形式.最后讨论了算例系统中电磁啮合力的非线性变化对系统振动频率及振幅的影响,得出了随小参数ε次幂数增大,传动系统各方向振动的振幅几乎不受影响,而各阶振动频率却变化明显的结果.      

单片集成三轴微机电陀螺仪

为使陀螺仪进一步小型化、集成化,提出了一种新型单片集成三轴微机电陀螺仪,该陀螺仪采用单一MEMS结构芯片实现3个轴向角速度的测量.介绍了单片三轴陀螺仪工作方式、结构设计以及电路原理,完成了MEMS结构的流片加工,对陀螺仪表头和整机进行了测试,单片三轴微机电陀螺仪x轴、y轴和z轴零偏稳定性分别达到53.4(°)/h、70.8(°)/h和18.4(°)/h,非线性度分别为1.59×10-4、3.3×10-4和2.18×10-4.该陀螺仪具有三轴角速率检测效应,具有集成度高、体积小的优势,具有较强的应用潜力.     

基于NSGA-Ⅱ的伺服系统控制参数多目标优化设计

针对采用分段式PID控制策略的伺服系统控制参数设计周期长、成本高的问题,提出一种基于快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的控制参数多目标优化设计方法。在建立某型伺服系统仿真模型的基础上,选择各区间的PID控制参数为优化变量,以伺服控制系统的3个性能指标作为优化目标,寻找伺服系统控制参数的最优解,并进行仿真与实物实验验证。结果表明,设计的控制参数可以满足伺服控制系统的性能指标要求,大大缩短设计周期,节约设计成本。     

中航工业南京机电

南京机电简介中航工业南京机电是我国航空机载机电系统产品的科研和生产基地,也是中国航空工业集团公司机载机电专业的研发中心,具有完整的预先研究、型号研制、设计制造、试验交付和维修服务的能力。现有职工3000余人,其中研究员78人,高级专业技术人员近400人,其他专业技术人员近800人。南京机电的业务范围:航空机电综合管理系统、液压系统、燃油系统、空气管理系统和辅助动力系统等分系统的研发牵头和总成单位,带领相关单位开展技术研究与方案论证、产品研发制造及服务等工作,为客户提供系统解决方案;民机液压、燃油和空气管理系统的国际合作、转包生产和自主研发基地。     

温度对矢量喷管电液伺服系统影响研究

为研究液压油温度变化对矢量喷管电液伺服机构控制特性的影响,理论推导建立其数学模型,并利用AMESim软件搭建系统物理模型进行仿真计算。采用控制变量法,分组设置不同温度下的油液黏度参数,将批处理得到的结果对比分析。研究表明:随着温度升高,系统阶跃响应加快,滞环减小,线性度改善,频带宽度也增大;与此同时,阶跃响应的调节时间和超调量均增加,使喷管振动加剧。此外温度升高引起的油液黏度降低导致伺服阀的内泄漏快速增加,其中50℃时的泄漏量已是-20℃时的3倍,泄漏量增加将降低整个系统的效能。在仿真的基础上,依托"液压伺服控制实验测试平台"开展试验验证,两者结果基本一致,证明了仿真结论的正确性。     

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。     

基于拓扑优化的叶盘压电阻尼器性能研究

针对压电分支阻尼技术在航空发动机叶盘结构振动抑制问题中的应用,提出了一种拓扑优化方法,可给出限定用量的压电材料在轮盘上的最佳位置,以提升压电分支阻尼的上限。在轮盘上布置压电材料还可防止对叶片通道内流场的影响,避免降低流体效率。首先,论述了该拓扑优化方法的原理,推导了模态机电耦合系数这一核心参数的计算公式及其与最佳阻尼比、模态应变场的关系。其次,建立了基于模态应变场的压电材料分布拓扑优化方法,可用于任意有限元模型。最后,将该优化方法应用于一个航空发动机压气机叶盘结构模型,分别针对单一和多阶模态进行了压电材料在轮盘上分布的拓扑优化,研究这种铺设方式对各典型模态(轮盘主导、叶片主导、耦合振动)的振动抑制效果。结果表明,在仅采用占轮盘质量5%的压电材料的情况下,优化后的压电阻尼器最多可以为轮盘振动主导模态及叶片-轮盘耦合振动模态提供约13%的模态阻尼比,为叶片主导模态提供的模态阻尼比集中在2%～4%。