VCM-DDV建模与控制仿真

基于AMESim和Simulink的协同仿真环境,对新型音圈电机直接驱动伺服阀(VCM-DDV,Voice Coil Motor-Direct Drive Valve)进行了仿真研究.采用AMESim建立了VCM-DDV的非线性模型及虚拟液压测试系统,采用Simulink建立了数字控制器模型,通过接口组成了协同仿真环境.将VCM-DDV视为线性部分与非线性部分叠加,并将非线性部分视为线性系统状态空间的一个状态,建立了系统的状态空间模型.用全状态观测器得到非线性干扰项,设计了LQR(Linear Quadratic Regulator)全状态反馈和非线性补偿的复合控制方法.仿真结果表明:非线性补偿提高了系统的稳态控制精度,LQR状态反馈可以使系统达到需要的动态性能.     

滑盘式流量调节燃气发生器动态特性分析

分析了滑盘阀流量调节燃气发生器的工作原理,建立了滑盘式流量调节燃气发生器工作过程的动态模型,得出了燃气发生器的流量传递函数,并分析了系统增益、时间常数的影响因素,并通过实例仿真验证了理论推导结果.结果表明,调节系统为一个非最小相位系统,具有负调特性,为调节系统的进一步设计提供了参考.     

压电式高速开关阀控液压缸位置系统

针对开关阀控液压缸位置分辨率低、响应慢的问题,设计了压电式高速开关阀控液压缸位置系统。首先,建立开关阀控液压缸位置系统模型,分析了PWM载波频率对开关阀流量特性的影响规律,采用基于差动流量的双阀结构,实现液压缸负载流量的非线性补偿,减小开关阀死区对系统静、动态性能的影响。然后,分析双阀控制式液压缸系统负载脉冲流量的影响因素,得到了开关阀控液压缸位置抖振的产生机理,比较基于脉冲流量的PWM、PAM、PFM控制方法。最后,依据压电式高速开关阀流量特性,提出了PWM+PAM的复合控制方法,根据误差信号及其变化,调节占空比和流量幅值,实现液压缸位置的快速、精确控制。仿真及实验结果表明:系统定位精度将近1%,为高速开关阀及其控制系统应用提供了理论基础。      

膜片隔离阀脉冲激光焊接工艺分析

膜片隔离阀广泛应用于单组元液体火箭发动机,金属膜片和壳体的激光焊接是该产品需重点关注的工艺过程。通过分析产品焊接结构,得出宜采用热导焊、短焦镜头和低峰值功率进行膜片隔离阀脉冲激光焊接的结论。设计脉冲宽度、脉冲频率、重叠系数和离焦量的4因素正交试验,通过分析焊缝外观质量和接头熔深,获得各因素影响焊缝熔深的主次顺序及适用于膜片隔离阀的激光焊接参数。提出采用修正功率密度综合表征脉冲能量和离焦量对熔深的影响,分析结果表明,焊缝熔深随着修正功率密度的增加而增大,膜片隔离阀需选取较小修正功率密度和较低焊接速率或者较大修正功率密度和较高焊接速率来满足其性能要求。采用正交试验获得的激光焊接工艺规范所生产的膜片隔离阀,焊缝质量、密封质量和破裂压力稳定性均能满足设计要求。目前,膜片隔离阀已配套至多种型号飞行产品,并通过了飞行及试车考核。     

用于冥王星的快速绕轨飞行器小推力发动机部件

冥王星是太阳系中我们飞行器没有到达的唯一一颗行星。最近,通过哈勃太空望远镜的观测,我们也只能瞥见冥王星及它的卫星——Charon,它们的体积小且离地球又很远,这就使得它们更加神秘莫测。为此,我们要研制一种新颖的冥王星飞行器,来面对今天这场行星使命的挑战:这种飞行器要求体积小、重量轻及成本低。实际上,初始设计的飞行器体积不超过旅行者飞船的四分之一。赁借为全面战略积极防御计划而掌握的小阀门技术,Moog 已为这种重110—164kg包括推进剂在内的飞行器研制了三种小部件:冷气推力室(7.5g),闭锁阀(60g)及调节器(300g)。本文介绍了每一个部件的设计细节和性能数据。     

载人航天器气动泄压阀可靠性设计与验证

气动泄压阀是载人航天器气闸舱泄压、生活舱换气的关键单机之一,其可靠性直接关系到航天员出舱活动、在轨生活保障的成败。本文对载人航天器气动泄压阀的可靠性设计、可靠性预计、可靠性试验以及可靠性评估技术进行了介绍,通过一系列可靠性保障措施,使气动泄压阀可靠性得到增长,在载人航天器飞行试验中得到了有效验证。     

基于管制员工作负荷的扇区开合阀设置研究

对扇区空域实施灵活的开合管理是当前提升空域利用率的主要方法之一,利用实时的空域容量和流量信息可为扇区的开合提供预警信息,提升人力资源的利用率和紧急情况下流量波动的应对能力。基于Wickens的信息处理与认知模型,构建管制员注意力资源与管制工作负荷的关系;基于仓室（SIR）模型,建立管制员注意力资源与管制工作负荷的动力学方程;通过李雅普诺夫稳定性定理证明方程在平衡点处的稳定性,并以此为算法基础,设计扇区运行的开合阀;通过数值模拟,验证管制员注意力资源和剩余工作负荷的演化规律。结果表明：设计的扇区开合阀能够为大流量、大容量环境提供分扇预警,并预测未来管制员的工作负荷情况。     

磁悬浮斜翼节静动态特性

作为直动式电-机械转换器和二维阀本体之间的连接桥梁，反馈放大机构起着位置反馈、运动转换和推力放大的重要作用。但现有二维伺服比例阀的机械式反馈放大机构都存在摩擦磨损等非线性环节，对阀的静态特性影响明显。基于永磁悬浮技术提出一种新型的无接触式磁悬浮斜翼节，其依靠磁斥力将斜翼动子和阀芯悬浮在中位，同时实现位置反馈和运动转换功能，以彻底去除传统机械式反馈放大机构由于接触带来的摩擦磨损等因素对阀控制特性的不利影响。首先基于电磁场理论建立了磁悬浮斜翼节的数学解析模型，讨论了关键结构参数对磁力矩的影响；随后在Maxwell和Adams平台上分别对其静动态特性进行了基于有限元模拟和多体运动学分析的参数优化，在此基础上制作了实验样机，搭建实验台架研究了斜翼节的静动态特性，从而验证了其工程实用性。仿真和实验结果基本相符，3种验证的斜翼节样机中，当外接比例电磁铁推动外动子移动3 mm时，最大磁力矩可达到0.252 N·m，阶跃响应时间约120 ms。参数化设计表明减小工作气隙和增加斜翼节倾角均能提升斜翼节的磁力矩和动态响应，而在气隙中添加磁流体可提升磁力矩，但同时影响阶跃响应。研究工作对于后续磁悬浮斜翼节在二维伺服比例阀上的实际应用具有重要的参考价值。     

低温环境对直接驱动阀式作动器的影响研究

介绍了直接驱动阀式作动器的结构和工作原理,测试了低温环境下作动器的工作情况,对测试中出现的故障进行了分析,并建立了AMEsim+Matlab联合仿真。     

伺服阀感生电动势引起的故障分析及处理

本文首先对伺服阀双故障机理进行了分析,完成了地面故障复现.然后通过磁通量变化、压力脉动等理论公式,推导出感生电动势函数.分析表明,压力脉动会引起衔铁组件振动切割线圈内部的磁通,产生感生电动势,可通过调节伺服阀内部参数改变感生电动势大小.最后通过降低伺服阀极靴面积、充磁量等方式减小电动势并完成了试验验证.