双余度电动作动器电气设计与实验

为了适应高性能高可靠性直线传动伺服系统的要求,设计一种双余度电动作动器.这种电动作动器主要包括2台新型的同步磁阻永磁(SR-PM)电机及其传动机构, 2套基于智能功率模块(IPM)的逆变电路, 2套基于高性能数字信号处理器(DSP)的控制电路和2套直线位移传感器系统.在此硬件平台上,系统采用了位置闭环下的矢量控制和双余度控制策略,实现了快速响应和系统可靠性的提高.在此基础上,对系统进行了动态响应实验和故障切换实验,其中阶跃位置响应和正弦位置响应实验均实现了快速位置跟踪,故障切换实验在故障发生时刻迅速实现了电机运行模式的切换.实验结果表明: 系统能够保证快速的动态响应和较高的可靠性,能够适应高性能传动控制系统的要求.     

压电智能板致动器动力控制特性的有限元模拟

利用有限元法对高精度磁头定位控制系统中拟采用的压电双晶片智能板型致动器的动力控制特性给予了定量模拟。将压电双晶片分别粘贴于基底钢板上下表面形成层合板，对其在恒定的平行电场作用下的机电耦和致动特性进行了分析，基于压电本构方程、经典层合板理论和Hamilton原理，推导出具有压电传感器及致动器的层合板机—电耦合动力方程。通过应用负速度反馈控制算法，对板的变形与振动控制的特性进行了数值分析，建立了相应的定量分析模型和计算程序，结果表明：本文的控制系统是有效的。     

一种新型电永磁制动器结构设计及有限元分析

电磁作动器是一种得到广泛应用的运动和动力开闭控制执行装置.为提高其推力密度,尝试将永磁体引入电磁制动器的作动器中并设计一种新型电永磁作动器,在此基础上,提出一种新型电永磁常闭制动器.采用有限元法分析了电永磁作动器动作的可靠性及影响电磁吸力的因素;结果表明设计的常闭式电永磁制动器具有电磁吸力大、小电流可维持的优点.     

基于GRNN观测器的液压作动器系统自适应故障检测

针对液压作动器系统观测器检测诊断技术较少的状况,该文提出一种基于广义回归神经网络(General regression neural network,GRNN)观测器的液压作动器系统自适应故障检测方法,GRNN神经网络的学习速度较快,能大幅提高训练效率。针对环境噪声和随机干扰等因素的影响,引入自适应阈值来降低检测虚警率。首先使用液压作动器系统正常运行时的数据训练神经网络,用训练好的网络对采集的数据进行故障检测,判断液压作动系统是否发生故障。液压作动器系统3种典型故障模式的仿真数据验证了该文方法的有效性。实验结果表明,该方法能够有效检测出液压作动器系统的故障状态。     

双余度稀土永磁无刷伺服系统的控制策略

在给出双余度稀土永磁无刷电机控制系统的基础上,建立双余度稀土永磁无刷电机的数学模型,采用基于模糊控制的双余度稀土永磁无刷伺服系统快速响应控制方式和控制策略,搭建了双余度稀土永磁无刷电机实验系统,并完成实验验证.实验结果表明:针对2×1.8kW双余度稀土永磁无刷伺服系统,提出的控制方式和控制策略满足系统在额定运行、阶跃响应和频率响应等不同工况下运行的复杂控制要求,使系统能够达到1 312.5的调速比、15 000rad/s2的响应角加速度及20Hz的频带宽.     

飞机液压系统与作动器连接形式分析

不同机型液压系统中液压管路与作动器的连接形式具有较大的差异。本文对现有民机液压管路与作动器的典型连接形式进行分析与对比,总结了各种形式的差别。     

液压防喷器电-液控制装置的研制

为液压防喷器电－液控制装置的研制设计了一套电动加手液动远、近程调压机构，司钻控制箱采用了防爆设计，整个装置的交直流电源可自动切换．室内性能试验表明，电感压力变送系统、手液动调压阀性能、司钻控制箱防爆性能等均满足设计要求．装置进行了３井次、２１９ｄ共５２５６ｈ的现场试验，共控制防喷器２２５次，定期检查６６８次，表明这种液压防喷器电－液控制装置各项技术性能指标均达到设计要求和相应的部颁标准．     

谈双余度电动舵机的余度策略及工程实现

舵机作为飞控系统的执行部件,它的故障直接影响飞行系统的正常工作,采用多余度舵机能有效提升改进飞控系统性能、提高飞行可靠性、安全性.本论述首先简要讨论了余度综合形式、余度管理方式及舵机的传动方式等余度策略,然后以DD16型双余度电动舵机为例,从工作原理出发,讨论了余度策略、余度设计、结构设计及可靠性设计,从工程实现的角度出发,对余度综合形式、余度管理方式及优化设计、耐环境设计等方面的内容展开了讨论.     

新型弹簧支撑介电弹性作动器的力学特性建模及参数影响分析

为了研究新型弹簧支撑介电弹性作动器参数对其力学性能的影响规律,基于热力学理论建立了作动器力电耦合模型,提出了作动器内置弹簧刚度和驱动变形表征方法,并通过试验进行了验证,在此基础上分析了薄膜参数对作动器力学性能的影响。结果表明:该作动器在电压驱动下表现出了良好的轴向驱动特性,建立的力电耦合模型能够描述作动器的静态力学性能;作动器的静态刚度随薄膜轴向拉伸比、薄膜横截面积的增加而增大,随薄膜径向拉伸比、作动器有效长度及弹簧压缩量的增加而减少;而增大轴向、径向的拉伸比和薄膜横截面积可提高作动器的驱动性能。可见,研究结果可为作动器的设计和性能优化提供理论依据。     

电致动聚合物致动器的动态响应研究

采用电场型电致动聚合物--介电弹性体(DE)制作了一种圆形致动器,在交流电压和直流脉动电压驱动下,分别研究了电压波形、幅值和频率的位移响应情况.实验结果表明,当幅值和频率相同、波形不同时,DE薄膜的驱动位移相差较大,在方波、正弦波和三角波电压下,其驱动位移依次减小.随着频率的增高,驱动位移的递减速度依次增大.当电压波形相同时,位移随电压幅值的增加而增大,随频率的增高而减小,均呈非线性关系,并且直流脉动电压比交流电压的驱动过程稳定.对比双向预拉伸2×2、3×3、4×4倍的DE致动器电致动实验结果可知,预拉伸4×4倍的DE致动器所需的驱动电场强度比预拉伸2×2倍和3×3倍的DE致动器所需的驱动电场强度高,从变形过程的稳定性、响应速度以及稳定变形条件下DE致动器所能承受的频率来看,预拉伸4×4倍的DE致动器优于预拉伸2×2倍和3×3倍的DE致动器.     

面向飞行控制系统应用的容错计算机系统设计

在设计飞控计算机时采用了冗余技术(4余度容错计算机)，保证系统实现人以两次故障工作，三次故障安全(fo／fo／fs)．采用完善的余度管理技术和余度表决监控算法，进行故障的隔离定位和屏蔽，飞控计算机采用多速率任务调度策略，保证了系统的实时性．作者详细地描述了该容错计算机的软件／硬件设计结构、系统调度策略和余度管理算法，     

基于多绕组的双余度发电机系统的理论研究与仿真分析

余度技术是提高航空电源系统可靠性的重要手段。本文利用一台电磁式双凸极电机,并通过双绕组设置实现双余度发电。通过调节励磁电流的大小使其中一个发电通道输出额定电压,与此同时,另一个发电通道通过DC／DC变换输出额定电压。该方案的特点是：共用一个转子,结构简单,可靠性高。文中以分段线性电感为基础,建立电磁式双凸极电机双余度发电系统的数学模型,并对其进行了理论研究和仿真分析。     

液压互联悬架关键参数对车辆频响特性的影响

针对液压互联悬架设计参数影响车辆动力学响应的问题,建立整车7自由度机械-液压耦合动力学频域模型,推导了侧倾与俯仰角加速度、垂向加速度与轮胎动载荷的频域响应函数,分析液压互联悬架系统油压、蓄能器体积、前后液压作动器上下腔面积差与面积比等参数对车辆动力学特性的影响.仿真结果表明,油压与蓄能器体积对车辆频域响应的影响呈现相反的相关性,作动器上下腔面积差对频域响应的影响较大,上下腔面积比仅对侧倾角加速度和轮胎动载荷功率谱有明显影响.最后,进行样车性能试验,仿真与试验结果的误差较小,关键参数对车辆频率响应特性的影响趋势具有较好的一致性.     

基于模糊阻抗控制的车辆液压主动悬架研究

为更好地权衡车辆的操纵稳定性和行驶平顺性,建立了一种模糊阻抗液压主动悬架的控制策略。通过建立的1/4车辆主动悬架模型和液压作动器模型,设计了带有位置闭环、力闭环的阻抗控制器,阻抗控制跟踪车轮动载荷,位置闭环采用模糊控制以跟踪由阻抗控制确定的车身期望垂直位置,力闭环采用比例积分(PI)控制以追踪控制器的期望力,同时分析了阻抗参数与车辆行驶平顺性和操纵稳定性之间的关系。利用Matlab20116/Simulink搭建了带有0.1 m高凸起的B级路面输入及液压主动悬架系统模型,仿真结果表明,相对于被动悬架,液压主动悬架的车身垂直加速度、悬架动挠度及车轮动位移分别下降了39.97%,49.46%和23.63%,该控制策略能有效提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

基于粒子群优化算法主动悬架作动器多目标优化设计

为了使电动轮主动悬架系统的电磁直线作动器具有高推力密度、低铜耗和低推力波动特性,提出基于粒子群算法的圆筒形Halbach永磁直线同步电机作动器多目标优化设计方法,推导Halbach直线作动器径向气隙磁场密度、空载感应电动势、电磁力解析式,并采用有限元法对其进行了验证。基于Halbach磁体结构的气隙磁场进行参数化分析,获得磁体参数优化范围,以永磁体、气隙与槽深尺寸为优化变量,以推力体积比系数、铜耗系数为优化目标,采用基于自适应罚函数的多目标随机粒子群优化算法对作动器结构参数进行优化,并利用模糊集合理论对Pareto最优解进行选优。研究结果表明:优化后作动器结构紧凑,且作动器铜耗及波动明显降低,验证了作动器设计的正确性与多目标优化的有效性。     

未来飞机液压系统的特点

现代飞机舵面操纵系统与动力收放系统几乎都是液压驱动的。随着飞机特别是军用飞机的发展，对机载液压系统提出了更高的要求。文章对飞机特别是军用飞机液压系统的主要发展趋势进行了综述，并对国内外的飞机液压系统的研究工作进行了一定的介绍。指出：质量轻、体积小、高压化、大功率、变压力、智能化、集成化、余度技术等是未来飞机液压系统的主要发展趋势，尤其是高压变压力泵源系统对未来飞机的发展尤为重要。     

关于洛仑兹力不作功的深入探讨

洛仑兹力不作功是勿庸置疑的，总洛仑兹力不作功，但洛仑兹力分力作功，实质上，安培力是洛仑兹力合力的一个分力。安培力作功即电流作功是通过洛仑兹力合力的分力作功的转化；动生电动势产生的原因是机械能通过洛仑兹分力作功转化为电源的电能。     

基于电动静液压作动的新型汽车主动悬架

作动器是汽车主动悬架系统研究的关键。在分析传统被动悬架和电液伺服主动悬架及功率电传作动系统PBW(Power-By-W ire)的基础上,提出了基于功率电传的电动静液压作动器EHA(E lectro-Hydrostatic Actuator)新型汽车主动悬架结构型式。建立了1/4汽车动力学模型,设计了用于EHA主动悬架控制的模糊控制器。为了研究可控悬架的响应特性以及验证模型的有效性,利用建立起的基于EHA的主动悬架动力学模型,在一定路面输入下进行了仿真分析。结果表明,与传统被动悬架相比,基于EHA的模糊控制主动悬架大大改善了汽车的平顺性和操纵稳定性。     

EHA汽车电控主动悬架的模糊控制试验

为了改善汽车的乘坐舒适性和行驶安全性,克服传统液压主动悬架结构复杂、可靠性低的不足,将目前航空航天领域先进的EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)作动技术引入汽车主动悬架控制结构中.在分析电动静液压作动器EHA原理和悬架结构的基础上,建立了基于EHA的汽车主动悬架数学模型,设计了模糊控制算法.研制开发了EHA汽车主动悬架物理样机及试验系统,在模拟路面输入条件下进行了该主动悬架的台架试验.模型仿真表明,所设计的控制器是有效的,并将该模糊控制策略应用于EHA主动悬架样机试验中.试验结果表明,基于EHA的汽车主动悬架有效改善了汽车的平顺性和行驶安全性.     

电磁直驱静液作动器多学科建模与优化

针对汽车电动化与智能化对线控系统执行元件日益严苛的需求,提出了一种高功率密度动圈式直线执行器直接驱动液压泵活塞,进而实现作动筒容积伺服控制的电磁直驱静液作动器,有效缩短了动力传递路径.建立了作动器电磁-机械-液压-控制耦合的多学科仿真模型,设计了直驱活塞运动的滑模-自抗扰控制算法,分析了单向阀阀芯球座直径、阀芯球体直径、弹簧刚度和弹簧预压力等结构参数对作动器性能的影响规律;以作动器动态响应时间为优化目标,通过遗传算法优化了单向阀的结构参数.仿真与实验结果验证了电磁直驱静液作动器多学科建模及优化的有效性,在直驱活塞运动幅值±5 mm、频率20 Hz典型工况下,作动器20 mm行程的响应时间小于0.2 s.