All-Electric Aircraft Nose Wheel Steering System with Two Worm Gears

As all-electric aircraft has many advantages,an aircraft nose wheel steering system would be developed to the all-electric direction.Concerning the control demand of the nose wheel steering system,based on the basic principles of nose wheel steering system and the design technique of mechanotronics,an all-electric aircraft nose wheel steering system,composed of a nose wheel steering mechanism of two worm gear and a control servo system of fly-by-wire with both steering and anti-shimmy functions is designed to meet the demand for operation control in the nose wheel steering system.Then,based on the LMS-AMESim software,the simulation model of the system is established to simulate the dynamics for the verification of its steering function.The simulation results indicate that the nose wheel steering system is reasonable,and can meet the requirements of the general project.Furthermore,the prototypes of the steering mechanism and control system are studied to validate the design,and the steering test bench is prepared to test the designed system.The test results,such as steer angle,rotate speed of motor are analyzed in details and compared with the theoretical results.The analysis and comparison results show that the design is reasonable and the property of the prototype can achieve the design objectives.

航天供配电系统舵机负载浪涌抑制策略研究

随着航天器供配电系统的快速发展,大功率机电负载的使用逐渐增多,对其负载供电品质的要求也日益严格。针对高压大功率舵机负载工作状态变化大、要求响应快、动态指标高,导致机电舵机负载在工作过程中会频繁出现换向、加减速的工作特点,对电动舵机高速制动过程中产生的反灌能量进行供配电系统影响分析,提出供配电系统反灌浪涌抑制策略,提升供配电系统供电可靠性,确保航天器飞行任务中舵机负载的全程可靠运行。

基于IESPSO的舵机倾转矢量动力系统建模与参数辨识

针对在旋翼动态时产生的外力矩影响下,倾转矢量动力系统中的舵机系统模型辨识精度低、实际响应难以估计的问题,本文将舵机外力矩作为扰动噪声纳入辨识环节,构建系统模型,并提出了一种基于改进生态系统粒子群优化(IESPSO)的倾转旋翼舵机系统参数辨识方法。为确保试验稳定安全进行,本文设计了倾转矢量动力系统辨识平台,进行参数辨识试验。试验结果表明,在旋翼动态时产生的外力矩噪声影响下,IESPSO相对于粒子群优化法、生态系统粒子群优化法与递推最小二乘法,均方根误差降低了1.46%,1.79%与56.37%,辨识精度有明显提升,并具备更快的寻优收敛速度。在修改搜索空间后,IESPSO仍具有较高的寻优精度,避免了在宽搜索空间下无法快速搜索至较优可行解的问题。

一种新型高阶齿扇齿条副的啮合性能分析

目前汽车转向器非圆齿轮副普遍采用C^(0)阶连续的变传动比曲线,其齿扇齿廓有尖点,不光滑,速度和加速度有突变,传动不够平顺。为此,以四次多项式为基函数设计C^(2)阶连续的变传动比曲线,采用齿廓法线法求解不同连续阶的齿扇齿廓,基于有限差分法推导齿廓曲率的计算公式,对比分析C^(0)、C^(1)、C^(2)阶传动比曲线的齿廓结构特点、传动中的速度与加速度的变化特点以及其齿廓光滑性。仿真结果表明汽车转向器非圆齿轮副传动比曲线的连续阶越高,其齿廓越光滑。

某型飞机垂直安定面-方向舵关键参数对模态频率影响的研究

目的 研究飞机垂直安定面-方向舵装配参数对固有频率的影响。方法 通过有限元模型分析,研究铰链轴位置变化和舵机刚度调整对垂尾安定面-方向舵模态频率的影响。结果 下铰接点偏移对方向舵频率的影响最大,频率随偏移量增加而降低,最大降低0.36 Hz;上铰接点次之,前3阶频率降低,第4阶频率增加,最大变化量分别为0.203、0.08 Hz;中铰接点影响最小,频率变化微小,最大为0.028 Hz。增加舵机刚度时,前4阶频率均上升,但前3阶在刚度增加5倍以下时上升较快,超过5倍后趋于稳定,而前2阶频率受刚度的影响不大。第4阶频率在刚度增加10倍以下时明显上升。结论 垂尾安定面与方向舵的连接铰链在装配时不同轴,下铰接点偏移,对垂尾结构的前4阶模态频率的影响最大,上铰接点偏移次之,中铰接点偏移对垂尾结构的前4阶模态频率没有影响。舵机的刚度增加,垂尾的前4阶模态频率增加,对第3、4阶模态的影响尤为显著。

考虑输入时滞的舵机伺服系统自适应指令滤波输出反馈控制

针对舵机伺服系统运行过程中存在复杂非线性以及信号输入时滞、使系统的精度降低,严重时甚至造成系统失稳的问题,提出了一种考虑输入时滞的自适应指令滤波输出反馈控制策略。首先,将系统中存在的输入时滞考虑为控制器信号输入时滞,给出舵机伺服系统状态方程,选用梯度下降法设计时滞估计律对未知时滞进行估计;其次,将系统中存在的复杂非线性统一为扰动,选用扩展状态观测器(ESO)加以估计,将观测的系统状态值用于设计控制量实现输出反馈控制;然后,选用指令滤波将高阶求导过程转化为求积分,实现信号滤波以抑制微分噪声;最后,基于Lyapunov-Krasovskii泛函稳定性定理证明控制器实现系统有界稳定。仿真及实验表明,所提的控制方法与传统反步控制方法、自抗扰控制和比例微分积分(PID)控制方法相比,响应时间分别提升了92%、88%和51%,跟踪精度分别提升了90%、84%和26%。

基于FPGA的电动舵机滑模控制系统

电动舵机是现代无人机飞控系统的关键组成部分。针对传统电动舵机系统抑制干扰能力差、跟踪精度低、响应速度慢的问题,提出一种改进优化的自适应滑模控制(SMC)算法。首先,在进行系统建模和实验平台搭建时考虑了外界扰动和摩擦间隙等非线性问题,以此为基础设计了新的滑模面函数;其次,通过重新设计切换控制函数,使舵面偏转角度更加准确,有效的提高了系统的跟踪精度;最后,在系统中引入一阶低通滤波器,有效的消除了控制量抖振问题。并通过FPGA芯片实现了该算法,设计实验加以验证。实验结果表明,与传统PID算法相比,改进的滑模控制算法具有较强的抑制干扰能力和较快的动态响应速度,跟踪误差也有明显的下降。由此可见该算法在解决电动舵机的非线性问题方面具有较强的优势,基本满足舵面偏转的精准控制需求,在无人机产品的生产实践中具有较强的实际应用价值。

基于STM32的舞蹈机器人舵机控制器设计

机器人舞蹈动作的实现离不开机器人对各个关节处的舵机精确控制,而舵机控制器是控制舵机精确转动的关键,实现舞蹈机器人动作的流畅、自然的保证。基于STM32F103RCT6单片机,开发了24路舵机控制器,实现了PC端对舞蹈机器人的实时在线调试,舞蹈机器人舞蹈动作的编辑、下载及离线运行,舞蹈机器人对应角度的转动,提高了多路舵机的控制精度。系统设计包括舵机控制器模块、上位机对单片机下载程序、上位机软件。与PID舵机控制器的对比实验结果证明,所设计的STM32F103RCT6单片机舵机控制器的稳态误差和最大超调量都为0,表明所设计的舵机控制器系统超调量和静态误差都很小,系统具有很好的稳态和动态性能,控制精度高,响应速度快,满足竞赛对舞蹈机器人的需求。

在预紧力下电信号对舵机模态影响的试验分析

模态试验主要是选择合适测点位置,建立模型,激励并采集信号,并对信号进行识别、分析和处理,来获取试验件固有频率、阻尼、振型等模态参数。影响模态参数的因素很多,包括试验件结构、连接方式、加载载荷等,该文结合某飞行器,在舵机加载预紧力条件下有无加载电信号两种状态对飞行器及舵机模态参数的影响进行研究。

绕组形式对空心杯电机功率的影响

空心杯电机具有体积小和高功率密度等显著优势,被广泛应用于舵机系统中。针对空心杯电机绕组形式的选择大多凭借经验的问题,以相同跨距、相同转速条件下空心杯电机的输出功率为目标,对绕组形式的选择展开了研究分析。计算建立了六边形和菱形绕组的输出功率数学模型,通过仿真和实物功率测试,验证了理论的有效性。结果表明,在相同转速、相同跨距时六边形绕组形式的电机输出功率高于菱形绕组,且随着长径比的增大,六边形绕组电机输出功率的增量高于菱形绕组,在长径比是1.5~2时,具有更高的输出功率。

应用AMESim双转向器全液压转向系统特性分析

为全液压转向系统设置双转向器可以解决大排量需求的问题,但此种布置会影响系统的动态响应特性,因此分析系统的可行性。根据某自卸车全液压转向系统的结构特点,对单转向器系统的关键参数进行分析和设计,获取各参数的数值;根据车辆转向参数的需求,对转向系统的压力损失和温升进行校核,以验证系统可否满足需求;根据前述分析,采用AMESim搭建分析模型,通过转角输入验证模型准确性,并验证负载、输入变化对系统特性的影响;基于转向系统试验台,通过输出特性分析,对前述设计和分析模型进行验证。结果可知:双转向器系统压力损失满足要求,最高温升控制在56.8℃,控制在系统要求的范围内;影响双转向器系统输出特性和油液流量的因素主要是方向盘转速和系统负载,其他因素基本无影响,仅对系统的响应时间产生影响;试验测试平台获取的角速度阶跃输入下的,转向器输出口压力、流量放大器输出口流量与仿真分析结果误差控制在5%以内,表明分析模型和结果的可靠性,为此类分析设计提供参考。

基于曲线拟合的液压动力转向器转阀棱边坡口设计方法研究

转阀棱边坡口结构对液压动力转向器的助力特性影响非常大,但对于棱边坡口结构的设计方法研究较少。根据转阀的结构和工作原理,建立液压动力转向器的转阀阀口过流面积数学模型和AMESim仿真模型,通过与试验结果进行对比,验证了模型的可靠性;依据新型产品的助力特性设计目标,提出一种基于曲线拟合的棱边坡口设计方法,依据助力特性的设计目标,利用MATLAB软件求解了棱边坡口曲线解析式中的参数。仿真结果表明:所设计的棱边坡口结构能够满足设计要求,验证了设计方法的有效性,为液压动力转向器优化设计提供了参考。

基于语音控制的智能垃圾桶设计与实现

该文基于STM32F103C8T6设计一款语音控制的智能垃圾桶系统,主要由数据处理模块、超声波测距模块、舵机驱动模块和语音识别模块构成。系统以单片机为核心,运用语音识别传感器采集声音信息,通过逻辑处理,单片机能够智能地下达指令,实现对垃圾桶盖子的差异化控制。通过实验操作,验证系统在语音识别、传感器准确度以及音量控制方面具有良好的性能。该设计系统结构简单、易于操作且性能稳定,为垃圾管理提供一种便捷的方式,使用户可以轻松进行垃圾分类和处理。此外,语音控制技术还减少用户需要触摸垃圾桶的机会,从而降低交叉感染的风险。

高速行驶方向盘摆振的鲁棒性分析及优化

针对车辆高速行驶时产生的方向盘摆振问题,通过分析方向盘摆振机理和阐述鲁棒性分析原理,提出一种大样本下摆振响应分布和摆振响应量级分析相结合的方法进行研究。构建某皮卡车型底盘硬点、轮胎、悬架结构、悬架动刚度、转向系统模型,并通过实测和CAE分析悬架模态验证模型准确性,通过CAE对方向盘摆振问题的激励源、传递路径及响应进行研究,确定各部件对方向盘摆振的贡献量,找出影响方向盘摆振的关键部件。最终通过优化方向盘转动惯量以及转向器阻尼参数,有效解决车辆高速行驶时的方向盘摆振问题,提升了问题控制鲁棒性和驾乘舒适性。本研究对于方向盘摆振问题的前期设计规避和后期优化思路具有重要的参考意义。

行星滚柱丝杠参数设计及有限元分析

行星滚柱丝杠具有精确控制、承载能力强、环境适应性好等优点,在航空航天、军事工业、汽车工业等领域应用前景广阔,同时也与精密制造、先进材料成型等行业关系模切。本文基于行星滚柱丝杠的运行原理,针对ZF 8098转向器实际工况中的空间受限和重载要求,对该转向器提出改造方案,在螺旋传动方式的基础上确定行星滚柱丝杠各部件的基本参数。使用Solid Works软件对所需行星滚柱丝杠进行三维建模,并最终对简化模型进行有限元仿真。通过对行星滚柱丝杠的参数设计及仿真分析,进一步验证其在特定工况下的可行性和稳定性,为未来重卡电动助力转向系统的结构设计提供新的思路。

圆周侧隙对小型舵机齿轮啮合传动精度的影响研究

为了研究圆周侧隙对农业智能小车使用的舵机传动性能的影响,使用RecurDyn建立了小型舵机模型,在各组齿轮圆周侧隙的允许范围内,通过调整舵机齿轮组的齿轮齿厚,得到了不同圆周侧隙变化;对舵机模型进行加速、减速及正反转仿真,得出圆周侧隙为0.130 mm时,舵机输出齿轮8的精度相对较高,回差较小。研究结果为解决智能小车行驶精度问题提供了依据。

考虑液压舵机系统故障的轮船航向动态状态反馈控制方法

舵机系统是控制船舶航向的关键部件,液压舵机系统出现故障,影响船舶的操纵能力和航向稳定性。因此在对轮船航向进行控制时,需要将液压舵机的故障情况纳入考量范围。对此,提出考虑液压舵机系统故障的轮船航向动态状态反馈控制方法。在构建船舶运动的非线性数学模型中加入故障因子,对故障随时间变化的情况进行表征,并将非线性模型转化为状态空间的形式。将期望舵角作为控制器的输入值,并以控制舵角作为输出值,采用模糊PID结构对控制器进行构建。结合BP神经网络对控制器的参数进行优化整定,将输出的控制参数代入模糊PID中,进行控制舵角的调整,从而实现轮船航向动态状态反馈控制输出。测试结果表明,采用提出的方法对轮船航向进行控制时,轮船的舵角变化率较低,具有较为理想的控制效果。

舵机大动作测试数据关联判读方法

针对电动舵机大动作测试数据人工关联判读工作量大、效率低、故障诊断难的问题,提出一种基于离散小波变换和多约束特征点提取的关联判读方法。根据测试数据量大、类型多的特点,分别采用离散小波变换以及多约束特征提取算法对不同类型的测试数据进行特征提取,剔除异常值,准确定位各个数据的大动作时刻,提取出特征值;使用时间关联判读方法对提取的特征点进行判读,给出了判读异常情况下的故障诊断结果并自动生成判读报表。为验证关联判读方法的有效性,进行了自动判读算法的实验测试验证。结果表明:该方法可在45 s内完成舵机测试数据的关联自动判读和故障诊断,而依赖专业技术人员的人工判读方法至少需要335 s,每个大动作点的数据判读效率提高了6倍以上。

舵机电动负载模拟器迭代学习控制

针对舵机电动负载模拟器(ELSSG)受到多余力矩干扰的问题,提出了一种结合迭代学习控制与误差符号鲁棒积分控制(RISE)的复合控制器。建立了ELSSG的数学模型,分析了多余力矩的产生机理。在硬件结构上,引入了金属-橡胶缓冲弹簧以提高系统稳定性及加载精度;在控制策略上,基于误差符号鲁棒积分控制与自适应遗忘因子改进的引导信号迭代学习控制设计了复合控制器,并证明了该迭代学习控制的收敛条件。通过仿真实验证明了复合控制器与传统迭代学习控制方法、PID控制方法相比,能够更加有效地消除多余力矩干扰,提高ELSSG加载力矩输出精度。

智能近远光灯系统的研究

随着现代城市化进程的不断加速,人们的日常生活与消费需求的变迁,交通安全问题成为了人们关注的重要议题。以传统车灯为基础,并添加了人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术,旨在降低因使用近远光灯不当所导致的交通事故风险,从而保障出行安全。系统采用单片机为控制核心,太阳能供电,使用光敏电阻检测光照强度,并可进行自动、手动模式转换,舵机用于控制灯光的角度。单片机可接收信息并驱动转换系统对车灯进行精细控制。研究设计的智能车灯系统能够合理地根据道路光照情况使用车灯,有效避免人为原因所导致的事故风险,并能大幅度减少能源的浪费,从而实现低碳环保的目标。