功率电传机载作动系统方案分析

综述了目前正在验证中的各种功率电传机载作动系统的发展状况，并详尽描述其工作原理，在分析其各自的优缺点之后，针对当今技术发展现状以及新型作战飞机对作动系统的要求，提出了两种新型的功率电传作动系统———电机泵复合控制功率电传作动系统和电机泵阀复合控制功率电传作动系统，初步实验分析证明了该两种方案作为向全电作动系统的过渡是可行的，将对未来机载作动系统的研制具有实际指导意义．

机载作动系统的控制信号光传方案

综述了目前国内外机载作动系统控制信号光传的研究现状 ,详尽分析了光传飞行操纵FBL(Fly By Light)系统的特点与未来飞机对飞行操纵系统的要求 ,指出了FBL技术发展的必然性 .针对当今我国技术发展现状及对FBL技术的研究水平 ,在权衡模拟式光传和数字式光传的优缺点之后 ,提出了一种准数字光传操纵系统方案 .初步实验证明 ,该方案可以满足飞行操纵系统的要求 。

轴向柱塞式电液泵能量转化效率研究

电液泵是一种将电动机与液压泵共转子、共壳体进行高度融合的新型液压动力单元,与传统通过联轴器联结的电动机-泵组相比,具有结构紧凑、功率重量比大等优点。作为新型高集成液压源,电液泵的能量转化效率是业内关注的一个重要指标。介绍轴向柱塞式电液泵的结构与工作过程,分析轴向柱塞式电液泵的电磁、机械、容积各部分损耗,建立相应各部分效率与总效率的计算模型,在此基础上给出轴向柱塞式电液泵定子与转子间油隙损耗、各部分效率以及总效率随转速、压力、温度变化的曲线,分析电液泵的油隙损耗对电液泵效率的影响以及电液泵能量转化效率的特点。理论计算与试验结果的对比验证表明,计算模型是准确的。计算结果表明,研究的这种轴向柱塞式电液泵在油温50℃、转速4 500 r/min、压力28MPa时的油隙损耗为1.85%,低于电动机-泵组中电动机的风扇与机械损耗;其总效率为81.2%,高于电动机-泵组的总效率。

混合励磁同步电机弱磁控制

为了研究混合励磁同步电机在高速时的带载能力、速度控制性能与抗干扰能力,提出了基于模糊控制的励磁电流弱磁控制策略和自抗扰控制的速度控制策略。在分析了励磁电流与电枢电流弱磁控制特点以及弱磁控制与电机带载能力之间关系的基础上,以转速误差与负载观测值为模糊控制输入,实现给定励磁电流的动态调整,协调励磁电流在混合励磁同步电机控制中带载与弱磁扩速之间的矛盾,使在满足弱磁扩速要求的基础上,提高了带载能力与速度控制性能;为了克服混合励磁同步电机调速过程中的参数耦合及负载扰动等影响,采用自抗扰控制方法,提高了调速系统的抗干扰能力。最后,仿真验证了所提出控制策略的有效性和可行性,提高了系统在高速时的整体动态性能。

集成电动静液作动系统理论与技术

飞机多电化时代已经到来,飞机发动机、发电机、配电系统、用电系统、环控系统、作动系统、起降转弯刹车系统以及其他机载系统都在发生着多电化的变化。该文从多电化趋势阐述集成电动静液作动器的国外研发现状,介绍了集成电动静液作动系统的组成原理、相关理论和关键技术。

比例方向阀控船舶操舵系统压力冲击抑制

船舶比例方向阀控液压操舵系统中,比例阀换向时将产生压力冲击,对液压系统及船舶本身均带来不利影响.针对某船的液压操舵系统,在AMESim中建立了比例方向阀及操舵系统模型,进行了压力冲击仿真,并与实验压力曲线进行了对比,确定了模型的正确性.在此基础上进行了降低比例方向阀换向冲击研究,采用放大器输出电流优化方法,确定了输出电流为抛物线形时阀换向压力冲击较低.实验研究结果表明:采用AMESim建立的比例方向阀控操舵系统压力冲击仿真模型与实际系统基本符合,优化电流法降低压力冲击效果明显.

航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究(连载2) 航空液压泵典型失效模式及加速方法

液压柱塞泵有磨损、疲劳和老化三种典型失效模式,以航空恒压变量液压柱塞泵为对象,介绍其典型失效模式及加速方法,以及各故障模式的外在表现。基于磨损、疲劳、老化失效相关寿命模型,分别分析了不同故障模式的敏感应力。然后,分别阐述了开展加速寿命试验常用的加速手段,包括增加载荷(转速、输出压力、排量)和劣化运行环境(温度、介质污染度)两种方式,对比分析了各种加速方式的优点和局限性。最后总结了开展加速寿命试验的一些基本准则。

单泵驱动双马达速度同步控制技术研究

提出一种改进的NarandraMRAC方案,结合恒压网络技术,对单泵驱动双马达速度同步控制问题进行了研究。该方案对恒压网络压力波动、负载干扰具有较强的鲁棒性。采用独立泵源驱动双马达同步控制方案适用于工程机械行走系统,对越野性能要求高的步兵战车驱动系统也具有适用性。

双独立闭环复合液压伺服控制体系的分析

针对现有几种液压伺服控制系统的优缺点,基于高性能和节能这一发展趋势,提出基于伺服电机、定量泵、蓄能器和伺服阀的双独立闭环的新型复合控制体系.分析了其结构特点,建立了数学模型并进行了仿真分析和实验验证,证明新型控制体系充分发挥了各个控制环节的效能,实现了流量适应,较现有的控制方案简单可靠,在综合指标方面有了很大的提高,适合机载液压系统和弹载液压系统.

基于自抗扰控制的导弹电液舵机系统研究

针对导弹电液舵机伺服系统中的高非线性、模型参数时变性等复杂因素,首先建立了舵系统的数学模型,将负载变化和不确定性扰动视为一个综合总扰动项,然后利用扩张状态观测器(ESO)对其进行观测和补偿,并基于自抗扰控制(ADRC)技术设计了一个不依赖于数学模型的控制器。采用该方法设计的控制器不仅能满足系统对快速性和稳态精度的要求,而且有效抑制了负载变化和不确定性扰动对系统的影响。仿真结果表明系统有较强的鲁棒性和适应性,验证了该控制方案的可行性和有效性。

伺服机构负载模拟系统设计与动态特性分析

针对火箭发动机喷管伺服机构的负载模拟问题,采用机械的方式,设计了一种可对伺服机构的惯性负载、摩擦力矩负载、弹性力矩负载、安装刚度以及发动机喷管柔性特征进行模拟的负载模拟器,并建立了模拟器和伺服机构数学模型.仿真分析了惯性负载、弹性力矩以及喷管柔性对伺服机构负载多自由度特性的影响.通过对伺服机构扫频实验,负载模拟器中的负载在一定范围内调节,可复现伺服机构实际工作中的动态特性.说明该负载模拟器结构设计合理,从而为具有多自由度特性的火箭伺服机构的负载模拟系统设计提供参考.该系统已经得到实际应用.

航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究(连载4) 航空液压泵的寿命影响因素研究与分析

从定量研究航空液压泵环境工况参数与寿命之间关系的需求出发,介绍了影响航空液压泵寿命的因素与磨损寿命定量关系研究的方法。温度提升对于泵寿命的影响主要在于改变摩擦副油膜特性,从而劣化其润滑摩擦状况,加速磨损。分别介绍了基于试验、解析和数值方法对摩擦副油膜特性的研究成果,并对比分析了各种方法的优点和局限性。针对使用流体-固体-热耦合模型的油膜特性分析方法进行了详细说明。最后,对现有的基于油膜特性分析的磨损寿命估计方法、加速寿命试验方法,寿命模型的校核和验证方法进行了总结。

机械补偿液压功率回收系统研究

针对大功率泵试验台,提出变量马达加载的机械补偿液压功率回收系统,依靠改变马达排量改变系统压力。分析其工作原理,建立数学模型,并对我实验室建立的试验装置进行数字仿真和试验,分析转速、有效容积和泄漏等主要参数对系统的影响。得到如下结论:通过变量马达加载可调节系统压力,满足试验需要,实现功率回馈;转速的变化对系统压力影响不大;增加容积可以增加稳定性;增加泄漏也能增加系统稳定性,但伴随系统压力降低。

航空液压泵加速寿命试验现状

首先介绍了航空用液压泵的可靠性及寿命要求的发展情况。然后,阐述了液压泵实施加速寿命试验的一般方法,以及美国、俄罗斯和我国目前采用的加速寿命试验规范及标准体系,并对它们之间的区别和联系进行了对比分析。对我国航空领域开展的液压泵加速寿命试验情况、存在的技术难点进行了介绍,提出了开展液压泵加速寿命试验的一般方案。最后针对开展航空液压泵加速寿命试验的必要性、实施前提、加速试验基本准则进行了总结。

电液复合系统中的相乘非线性控制

针对机载电液复合控制非线性被控系统,建立了系统的相乘非线性数学模型,提出了基于反馈线性化的在线滚动优化控制方法.系统的相对阶小于系统的阶数,因此通过反馈线性化将非线性被控系统化为一线性子系统和非线性部分,在保持非线性部分零动态渐近稳定的基础上,引入在线滚动优化提高系统的动态响应,而且未建模动态具有很强的鲁棒性,目标优化函数取控制量的偏差和跟踪误差的偏差的二次型,并且通过状态反馈保持整个系统的稳定性.系统仿真研究表明该控制方法使得系统对不确定因素和外来干扰具有很强的鲁棒性,系统具有更好的动态性能.

航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究(连载3) 航空液压泵加速寿命试验载荷谱的确定方法

详细介绍了俄罗斯OCT 1指南关于航空液压泵加速寿命试验载荷谱制定的详细方法和流程。在疲劳、磨损、老化三种液压泵的主要失效模式中,分别阐述了考虑疲劳(斜盘组件、分油组件、供油调节组件、轴承、弹簧)、磨损(柱塞副、滑靴副、配油盘副)、老化(橡胶密封件)相关部件的加速寿命试验载荷谱的计算过程。并结合国内液压泵产品的研制水平和耐久试验现状,提出了确定加速试验载荷谱的简化流程和综合权衡方法。研究表明,实施液压泵的加速寿命试验需要借鉴粘弹性润滑摩擦学理论、结构疲劳分析方法、橡胶热老化过程等研究领域的研究成果,并以液压泵为对象开展大量的常规载荷和加速载荷工况下的基础对比试验。在虚拟技术快速发展的背景下,开展液压泵虚拟试验能够对实施加速寿命试验提供必要的补充。

泵阀联合EHA低温升设计研究

分析了导致飞行器液压作动系统温度升高的主要因素以及采用多级供油压力提高效率的可行性,针对泵阀联合EHA(电动静液作动器)的工作特点,提出了提高负载压力设计值提高效率的方法,在负载相同的条件下,对伺服阀和定量泵的输出流量、损耗流量变化、作动系统整体效率变化进行了分析。结果表明,相对于常规阀控系统设计,提高负载压力设计值的方法可在一定范围内提高系统效率,流量损耗引起的功率损耗对以位置控制为主的EHA有较大的影响。以弹性负载为对象的作动系统仿真计算表明:多级压力设计与提高负载压力设计值设计可以有效降低作动系统温度。

泵阀联合电动静液作动器高效率设计分析

分析了泵阀联合电动静液作动器效率的影响因素,提出了提高负载压力设计值的提高效率的方法。在负载相同的条件下,对伺服阀和定量泵的输出流量、损耗流量、作动系统整体效率变化进行了分析,并分析了负载压力设计值变化对系统主要性能参数的影响。相对于常规阀控系统设计,提高负载压力设计值的方法可在一定范围内提高系统效率。系统快速性在小负载状态下提高,在大负载状态下降低,稳定性增强,抗扰动能力和响应下降。以弹性负载为对象的作动系统仿真及实验分析验证了设计方法的可行性。

泵阀联合EHA效率设计仿真分析

分析了泵阀联合电动静液作动器(EHA,Electrical Hydraulic Actuator)效率的影响因素,提出了降低油源压力设计值以提高效率的方法.针对泵阀联合EHA的工作特点,在负载相同的条件下,对伺服阀和定量泵的输出流量、损耗流量变化、作动系统整体效率变化进行了分析,并分析了油源压力设计值变化对系统主要性能参数的影响.相对于常规阀控系统设计,在一定范围内降低油源压力设计值的方法可提高液压系统总效率,减少流量损耗引起的功率损耗.系统快速性提高,稳定性增强,抗扰动能力下降,因而系统效率设计要兼顾性能综合进行.以弹性负载为对象的作动系统仿真计算验证了设计方法的可行性.

气动比例控制系统的机理建模与实验研究

针对实验系统中的气动比例压力阀的工作机理,详细介绍并推导了基于该比例压力阀的阀控缸系统的数学模型,并进行简化,通过模型的仿真与实验对比,验证了该模型在工作频段的准确性。