双余度机电作动系统动态力均衡控制方法

飞机多电/全电化技术的发展使得余度机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中,但其在主动/主动工作模式下由于作动器输出不同步而造成的力纷争问题仍需解决。针对该问题,建立了系统完整的线性数学模型,分析了动态力纷争的来源和机理,研究并提出了基于速度和加速度前馈补偿控制、基于力差值反馈的PID控制联合作用的动态力均衡控制方法,并对其均衡能力及鲁棒性进行验证,结论得出所提方法不仅可以有效地减弱摩擦、间隙和指令延迟这3个因素造成的动态力纷争,还对系统中各种参数的扰动有一定的鲁棒性。

高可靠机电作动系统防卡塞技术专利分析

机电作动系统作为飞行控制系统的执行机构,其核心承载部件为传动机构,由于该部件存在发生机械卡塞、卡滞的风险,因而防卡塞技术成为机电伺服作动技术在高可靠、高安全领域应用的最大壁垒,如何有效地处理传动机构故障、实现作动系统的容错与智能管理,确保飞行器的安全,是亟需解决的短板。本文通过对高可靠机电作动系统防卡塞技术开展专利分析,剖析了该技术发展趋势及主要创新主体情况,以期为意向进入该行业的企业提供信息支撑。

机电作动系统发展

机电作动系统是通过控制电动机或电器的运行直接或间接地控制负载的运动,实现控制目标的位置伺服控制的一类系统的总称。针对飞行器用机电作动系统,概述了其应用概况、结构的演化过程、关键技术的发展过程,并就机电作动系统的发展动态做了介绍。在此基础上,提出了飞行器用机电作动系统的研究和发展的一些建议。

复合式余度机电作动系统容错控制与性能分析

研究了一种应用于未来多电飞机的复合式余度机电作动系统,它由2台双绕组无刷直流电动机组成,形成4个电气控制通道和2个电动机控制通道的余度结构,具有"单故障工作、双故障安全"的容错能力.分析了容错工作状态下电动机和逆变器的损耗、减速器的力矩纷争等性能,提出了在"单故障工作"时应采用电动机功率损耗均衡控制方法以获得最佳的综合性能,同时分析了"双故障安全"时系统的输出能力,并通过仿真分析和比较了各种状态下系统的跟踪性能,最后给出一组容错运行状态下电动机的温升试验数据.

基于小波包—灰色神经网络的机电作动系统故障预测

针对健康状态难以预测的机电作动系统,提出一种基于小波包—灰色神经网络的机电作动系统故障预测方法;该方法利用小波包分解对机电作动系统的故障特征进行提取,利用灰色GM(1,1)模型对提取出的12种不同故障模式下的频带值进行预测,并作为神经网络的输入,采用BP三层结构,通过验证取隐含层数为10进行训练,预测结果相对误差只有-0.014 6,取得了较好的预测效果;仿真结果表明:小波包—灰色神经网络方法在机电作动系统故障预测中具有一定的有效性。

基于EMD方法的机电作动系统故障特征提取

提出基于经验模式分解(EMD)分析的特征提取方法,该方法自适应地将故障信号分解为不同频段上的基本模式分量(IMF)之和,由于只有少数IMF对故障敏感,从而可以有效提取故障特征。实验结果表明该方法可有效提取电机早期隐性故障特征,为飞机机电作动系统的故障预测和健康评估提供必要的前期准备。

基于EMD功率谱方法的机电作动系统早期故障特征提取

提出一种改进的基于经验模态分解(EMD)功率谱分析的特征提取方法,该方法自适应地将故障信号分解为不同频段上的基本模式分量(IMF)之和,然后只提取对故障敏感的IMF分量的功率谱。由于只有少数IMF对故障敏感,该方法能获得具有较高信噪比的原数据特征信息,这对预测功率变换器早期故障趋势具有极其重要的应用价值。实验结果表明,该方法可有效提取早期隐性故障特征,为飞机机电作动系统的故障预测和健康评估提供必要的前期准备。

复合式余度机电作动系统的均衡控制方法

研究了一种应用于未来多电飞机的复合式余度机电作动系统,它由两台双绕组无刷直流电动机组成,形成4个电气控制通道和2个电机控制通道的余度结构,具有"单故障工作、双故障安全"的容错能力。分析了容错工作状态下电机和逆变器的损耗、减速器的力矩纷争等性能,提出了在"单故障工作"时应采用电机功率损耗均衡控制方法以获得最佳的综合性能,同时分析了"双故障安全"时系统的输出能力。最后给出一组容错运行状态下电机的温升试验数据。

基于键图的机电作动系统的建模与仿真

多电/全电飞机的关键技术之一就是飞控系统中的机电作动系统设计。在Ghosh和Bhadra所建立的电机键合图模型基础上,根据机电作动系统的原理和结构,应用功率键合图理论对机电作动系统各部件进行了研究,在此基础上建立起了机电作动系统的统一扩展键合图模型,并利用现有键合图软件对系统进行了仿真和分析。仿真结果符合预期的设计要求,为机电作动系统的优化设计提供了依据。

余度机电作动器(EMA)系统BIT设计分析

讨论了一种由稀土永磁无刷电机构成的具有余度结构的机电作动器（EMA）系统的BYF设计问题。首先分析了该系统的测试性，然后根据BIT功能要求提出了故障检测方法。

基于自抗扰方法的机电作动系统位置控制器设计

针对机电作动器中存在的非线性、多变量、强耦合等问题,利用自抗扰控制方法设计了一种位置伺服控制器。介绍了机电作动器的动力学模型,在控制器设计过程中将负载变化和未知时变扰动视为综合总扰动,并利用扩张状态观测器对综合扰动进行观测并给予补偿。数值仿真结果表明,提出的控制器具有较强的鲁棒性,能满足系统对快速性和准确性的要求,而且能够有效抑制负载变化和不确定性扰动。

多智能体的飞机机电作动系统协调控制研究

研究多智能体技术在飞机机电作动系统中的应用问题。针对传统飞机机电作动系统协调控制准确性能差、抗干扰能力弱、自动化水平不高等问题,提出了一种基于多智能体的飞机机电作动系统协调控制策略。以单个机电作动器的舵面智能体为基础,构建了分体式机电作动系统多智能体系统结构,以飞机舵面偏转角度为协调变量,设计了分体式舵面同步联动控制策略及舵面协调偏转控制策略,在Matlab/Simulink中搭建了分体式舵面仿真模型及两个舵面间协调控制仿真模型。仿真结果表明,协调控制策略稳定性高,收敛速度快,提高了舵面协调控制的准确性及自动化水平。

飞控机电作动系统典型故障模式影响分析

飞控系统采用机电作动成为多电/全电飞机的主要特征,飞控机电作动系统的故障模式复杂、故障影响不确定,是符合性验证和适航审查的重点。为了解决不同故障模式的故障注入试验层级不确定的问题,对机电作动系统中的典型故障模式进行故障机理和建模方法研究,考虑系统中非线性和不同系统设计的影响来开展故障注入和影响仿真分析。研究结果表明,轴承卡顿、载荷路径结构故障对系统的影响只与此故障类型相关,符合性验证和适航审定时仅需从舵面级注入故障;而电机绕组短路、传动机构间隙过大对系统的影响不确定,同非线性和具体系统设计相关,需要从系统内部进行故障注入。

基于Dymola的飞机机电作动系统多领域建模研究

飞机机电作动系统是一个复杂的耦合系统,其中包含电气、机械和液压相关技术。传统的单一仿真软件无法反映各子系统之间的耦合关系。为了更好的仿真该系统的动态特性,就需要一个具有多领域建模能力的支撑软件。Dymola具有独特的多领域统一建模的能力,利用Dymola可以通过模型元件之间的合理链接,建立起面向对象的电气-机械机构的Modelica模型。其中机械结构可以在Dymola中显示三维立体图像,并根据仿真结果显示动画。以Dymola平台中搭建飞机起落架系统为例,结果显示通过构建其机械、电气、液压和控制系统,实现了基于Dymola平台上的多领域统一建模和仿真。

基于GA-BP的机电作动系统传感器故障诊断研究

机电作动器已经用于民航客机飞控舵面的控制,机电作动系统中传感器输出的正确性对系统正常工作影响较大,因此对传感器进行快速有效的故障检测非常必要。分析机电作动系统的传感器故障模式,针对当前故障检测在处理液态与非液态故障时所需信息多、检测时间长等问题,设计二级GA-BP神经网络对传感器故障模式进行诊断,对比分析了不同训练方式的神经网络方法,确定使用莱温伯格-马夸特学习方法的神经网络的故障诊断分类结果更加准确,并通过遗传算法对神经网络进行了优化。最后通过机电作动系统仿真实验平台验证该方法的有效性。创新之处在于采用了二级网络架构,快速检测液态故障与非液态故障,有效减少了网络故障检测的所需信息量和故障检测时间。

机电作动系统非指令振荡信号的故障影响分析

多电/全电飞机的发展使得机电作动系统(EMA)逐渐应用于飞机舵面的作动,其故障模式和故障影响问题是适航审查的重点。为解决机电作动系统中非指令振荡信号导致的故障模式及故障影响不明确的问题,分析了振荡信号的产生机理、产生位置及表现形式,对变频率、变幅值的振荡信号在机电作动系统中的故障传播和影响展开研究。结果表明:系统架构会改变振荡信号波形,传感器输出振荡信号对系统的故障影响最大,系统舵偏角输出与振荡信号同频率变化,且频率在0.2~3 Hz、8~10 Hz的振荡信号会引发电磁转矩与舵偏角不可接受的振荡,振荡信号幅值影响系统跟踪指令的速度。

基于PLC技术的机电设备作动系统协调控制仿真

传统方法在进行机电设备作动系统调控时,存在协调控制误差较大,执行效率差等问题。结合PLC技术,提出一种机电设备作动系统协调控制方法。结合PLC技术中的Petri网法,组建Petri网控制模型;分析Petri网控制模型和梯形图之间的转换关系,完成机电设备作动系统的Petri网建模。将控制模型转换为PLC协调控制程序,以达到机电设备作动系统协调控制的目的。为验证提出方法的有效性,设计对比实验。结果表明,所提方法能够有效降低机电设备作动系统协调控制误差,同时增强系统的执行效率。

机电作动系统故障影响分析与故障检测方法

机电作动系统是飞机中安全的关键元件,为达到民用飞机的高可靠性要求,需要对机电作动系统故障模式及影响进行分析。基于机电作动系统机理分析,选取典型故障模式,并通过故障建模与仿真分析故障影响及故障特征。基于FFT分析,提出将总谐波失真值THD作为故障特征的重要评价指标,以获取显著的故障特征,为机电作动系统故障检测提供理论基础。

基于神经网络的机电作动系统传感器故障分类研究

机电作动系统已经用于民航客机飞控舵面的控制,其中传感器输出的正确性对系统正常工作影响较大,因此对传感器的故障检测非常必要。本文分析了机电作动系统的传感器类型和故障模式,研究设计了BP神经网络对传感器故障进行检测和识别,并对不同训练方式的神经网络方法进行对比,确定了使用莱温伯格-马夸特学习方法的BP神经网络的故障检测分类结果更加准确,最后通过机电作动系统联合仿真实验平台验证了该方法的有效性。该方法可以支持传感器故障检测和系统健康管理。

飞行机电作动系统故障诊断技术综述

飞行机电作动系统故障诊断技术对提高航空器作动系统的可靠性、保证航空器安全运行具有非常重要的意义。基于故障诊断技术在飞行机电作动系统应用中遇到的问题和挑战,首先介绍了飞行机电作动系统故障诊断技术的研究现状与意义。其次,特别关注了新颖故障、闭环控制对故障诊断技术发展的限制,以及故障诊断技术审定与验证的挑战。最后,探讨了飞行机电作动系统故障诊断技术亟待解决的问题及可能的研究方向。