泵阀联合电静液作动器建模与仿真

针对当前泵阀联合电静液作动器机构和控制算法复杂的问题,采用基于永磁同步电动机、定量泵、蓄能器和伺服阀的压力和舵角双闭环控制回路体系,同时把舵角偏差作为前馈信号引入压力控制回路,以提高压力控制回路响应速度。阐述了泵阀联合电静液作动器工作原理,对其各个模块进行了建模和仿真分析。仿真结果表明,其较现有控制方案简单,综合性能指标良好,在未来的机载液压系统中具有很好的应用前景。

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。

泵阀协调控制电动静液作动器方案分析

针对典型的EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)系统存在的频响较低的问题,为了兼顾作动系统的效率和频响,将控制阀引入了EHA系统,提出了3种泵阀协调控制的EHA方案,分别是:采用EHSV(Electro-Hydraulic Servo Valve)的EHA系统,采用DDV(DirectDrive Valve)的EHA系统以及采用TPCV(Total Pressure Control Valve)的EHA系统.阐述了这3种方案的系统组成及工作原理,采用AMESim对这3种方案及典型的EHA进行了仿真对比分析.从仿真结果可以看出:泵阀协调控制的EHA系统可以大大提高系统的频响,同时还具有较高的效率.作为3种过渡方案,将对目前机载电动静液作动系统的研制具有实际指导意义.

采用自适应变量泵的高效电静液作动器

为解决定量泵设计的电静液作动器(EHA)在大负载时热耗带来的温升问题,提出一种以自适应变量泵为基础的高效电机泵组件,利用杠杆原理,把EHA大负载时电机大扭矩输出,转换成电机小扭矩输出,从而降低电机电流造成的损耗,减小发热。通过建立物理模型,运用理论推导,分析了自适应变量泵、直流无刷电机和高效电机泵组件的特性,得出了EHA输出功率归一化曲线和电机损耗功率归一化曲线,找到了EHA在大负载下提高工作效率,解决发热的方法。

双磁致伸缩轴向柱塞泵驱动的电静液作动器的实验研究

为充分利用磁致伸缩材料的高频微位移特性,设计了一种基于主动阀配流的轴向双磁致伸缩泵驱动的电静液作动器(Dual Magnetostrictive Axial Plunger Pumps-based Electro-hydrostatic Actuator,DMAEHA)。磁致伸缩泵为整个作动系统提供驱动能源,由磁致伸缩材料驱动活塞实现吸、排油,具有高频、微流量的特性。设计了一种新型的主动配流阀,将磁致伸缩泵在高频下的吸入和排出的微量油液进行整流,进而获得大的流量输出,通过控制可以实现作动器的双向连续位移输出。实验结果表明:在驱动频率为180 Hz时,空载、300 N载荷条件下,作动器最大输出流量分别为2.7 L·min^-1与1.1 L·min^-1。

基于高速开关阀的电静液作动器非线性仿真研究

针对某型号火箭二级主发动机的俯仰和偏航通道姿态控制,提出了一种基于4个高速开关阀控制的电静液作动器。采用4个高速开关阀组成一个H桥路,使得泵的进、出油口与作动器的A,B油口实现了完全独立控制。通过采用经典的PID算法与基于时间预测模型的算法进行仿真分析可知,采用基于时间预测模型高速开关阀控制的EHA系统可以大大提高系统的频响,同时还具有很高的系统效率。

主动配流式电磁直驱静液作动器液压系统能耗分析

针对一种基于主动单向阀与电磁直线执行器的主动配流式电磁直驱静液作动器能耗机制不明确的问题,建立液压系统的机械-液压耦合模型,将其能量损耗分为以液压缸与柱塞泵组成的能量转换损耗以及液压回路损耗,定量分析液压系统的能耗组成与分布规律。结果表明:负载变化对能量转换损耗的影响较大,且损耗占比始终大于27%;频率的改变增加系统中液压回路的能耗,且其损耗占比始终大于59%;整个工作过程中,系统的有用功比重会随着负载的增加不断提高,随着频率的增加不断降低。

双控制回路电静液作动器建模及控制器设计

针对典型电静液作动器存在响应速度较慢的问题,将伺服阀引入其中,采用压力和位置双控制回路体系,阐述了其工作原理和建立了数学模型。同时作动器作为参数不确定性和外负载力变化的系统,在压力控制回路中,考虑其不确定性范围和性能指标要求基础上,基于定量反馈理论(QFT)设计了压力控制器。在位置控制回路中,运用动态压力校正伺服阀流量,消除外负载力的影响;并把位置误差引入压力控制回路,以提高其响应速度。仿真结果表明,其综合性能较好且便于工程实现。

泵阀联合EHA液压冲击抑制研究

针对泵阀联合电静液作动器液压源供油能力不足产生液压冲击的问题,采用前馈控制,将位置误差作为前馈信号引入压力控制回路,以提高压力控制回路的响应速度;同时将位置控制过程分为速度控制和位置控制两个阶段,作动器最大速度由泵源最大流量、泵和阀的泄漏及液体的压缩性共同限制,且设计了组合给定曲线以使速度平滑变化,同时设计了模糊切换控制器来削弱速度控制向位置控制切换时产生的抖振。仿真结果表明,其有效抑制了液压冲击且便于工程实现。

直线驱动电静液作动器的匹配设计规则

电静液作动器(EHA)是一种高度集成的泵控传动系统,A380和F35等机型已经利用EHA驱动主飞控舵面。但传统的以旋转电机和柱塞泵构成的EHA面临低频响的问题,以一种具有良好动态特性的新原理直线驱动电静液作动器(LEHA)为对象,研究其参数匹配设计问题。LEHA的关键特征在于新型的直线协同配流泵,以及采用直线电机直接驱动泵的吸排油和配流组件。首先,从静态指标匹配性上考虑LEHA的参数设计规则,得到最大空载速度约束条件、最大静态输出力约束条件、系统最高压力约束条件;然后,根据系统模型分析系统各参数对频宽的影响,得到LEHA的动态性能匹配设计规则,具体是指LEHA频宽指标对直线电机振荡频率的约束条件;最后,分析LEHA的功率约束条件,给出了LEHA对惯性负载、弹性负载和黏性阻尼负载在输出力-速度坐标下的功率包络条件,得到LEHA的负载匹配设计约束。LEHA参数设计的6项匹配设计约束条件能够为LEHA的设计过程提供理论依据。

磁致伸缩棒驱动的双向电静液作动器

该文设计了一种由磁致伸缩材料驱动的电静液作动器,通过主动配流阀的整流作用,实现了作动器内部油液的单向流动,并通过改变驱动电流的相位角,实现了作动器的双向运动及连续可控流量的输出。通过MATLAB/Simulilnk对作动器系统进行数学建模,分析了相位角与作动器输出流量的关系。最后搭建作动器性能测试平台,通过改变驱动电流的相位角,测量作动器的双向输出位移,并得到不同驱动频率下的作动器输出流量,实验结果表明,在系统偏压为0.6MPa,驱动频率为120Hz时作动器的最大无负载输出流量为1.28L/min。

数字阀控制拨叉式蝶阀开闭执行器设计

液压数字阀控制拨叉式蝶阀开闭执行器主要研究了产品原理、设计了产品结构,并进行了数学模型分析,总结了产品特点和产品应用。独特的数字阀技术应用,为行业的研究提供了一种全新的技术方案。

磁致伸缩径向双柱塞泵驱动作动器流量特性分析

研究了主动阀结构及尺寸等对作动器流量特性的影响:对作动器的结构及工作原理进行了介绍与分析;在MATLAB/Simulink中建立了作动器整体数学模型,通过仿真得到了不同驱动频率下作动器输出流量与驱动信号相位角间的关系,并与相应的实验结果相对比,验证了模型的准确性;仿真模拟了主动阀阀芯不同的沟槽深度以及沟槽数(包括相同阀芯直径以及不同阀芯直径)等情况下作动器对应的输出流量,基于仿真结果进行了分析与总结。

磁致伸缩轴向双柱塞泵驱动作动器特性研究

设计了一种磁致伸缩轴向双柱塞泵驱动的作动器,并提出了一种新型的主动配流阀,以双磁致伸缩泵为核心动力元件,组成电静液作动系统,实现了作动器的双向连续位移输出。通过建立作动器系统各部分的数学模型,从原理上分析作动器的输出特性。搭建实验平台测试并验证了作动器在相同转速不同相位角下的流量输出特性。通过数学模型与实验的对比,预测了在不同管路长度下作动器的输出特性变化规律。实验结果表明,在驱动频率180 Hz下,最大输出流量可达2.7 L/min。

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.

作动器伺服控制系统通用平台设计

针对多种类型作动器的伺服控制系统,分析其系统结构,设计出一种基于实时系统的柔性通用设计平台,该平台可快速实现EHV、DDV式作动器、EHA以及电动作动器的伺服控制,以及作动器各项参数的自动测试,为作动器伺服控制律调试以及作动器自身参数测试提供了一种有效途径。

前馈模糊免疫算法在泵阀联合EHA压力环控制中的应用

针对泵阀协调控制的电动静液作动器(EHA)阀控环节响应高于压力环节的特殊性,采用了基于前馈模糊免疫算法(FFIM)的压力环控制策略。该算法将阀控环节的位置偏差作为前馈信号引入压力环,并选取具有优化能力的免疫算法(IM),通过引入模糊控制作为算子函数,实时整定PID控制参数,从而提高压力环的动态响应和控制能力。仿真结果表明,前馈信号的引入提高了系统压力环的响应,但导致压力值高于设计值,而免疫算法可有效降低压力值的波动。两者的有效结合,不仅克服了压力环强时变、高非线性等缺点,而且增强了系统的控制能力。

泵阀联合EHA鲁棒增益调度分级压力控制

针对泵阀联合电静液作动器(EHA)分级压力控制带来系统特性改变的问题,提出了一种鲁棒增益调度的控制方法.该方法依据不同泵源压力把泵阀联合EHA分为不同的工作模式,在每种工作模式下,采用改进粒子群优化(PSO)算法的PID控制器作为初始控制器,以克服定量反馈理论(QFT)初始控制器设计的盲目性,然后在QFT框架下基于参数不确定范围和性能指标要求对系统进行整形设计.为削弱不同工作模式切换瞬间引起的抖动,引入模糊控制,将每种工作模式下控制器的输出作为输入建立模糊切换控制器.仿真结果表明在分级压力下系统性能得到改善且实现了不同工作模式切换的平稳过渡.

双泵电静液作动器控制研究

功率电传技术是未来全电飞机发展须攻克的难点,其中具有集成化优势的小型高效电静液作动器是功率电传技术领域的一项重要内容。智能材料驱动的电静液作动器由于具备集成度高、能量密度大、响应快、精度高等优势,已逐步成为电静液作动器的主流发展方向之一。本文针对一种双压电泵驱动、电机配流的封闭式电液作动器,从驱动幅值、频率、相位3个控制维度出发,提出幅相控制、频相控制与纯相控制3种控制方法。试验证明,幅相控制与纯相控制误差低于频相控制,当该作动器在跟踪0.5 Hz频率、7.5 mm峰峰值的正弦目标位移时,幅相控制和纯相控制的均方根误差分别为0.09 mm与1.101 mm,相对低于频相控制时的0.169 mm。文中所提出的3种控制方法均可实现双泵电静液作动器的伺服控制,但幅相控制和纯相控制方法的控制精度优于频相控制。

机载泵阀协调控制EHA的设计与仿真分析

为了解决机载电静液作动器(EHA)响应速度与作动效率难以兼顾的问题,设计了一种泵阀协调控制的EHA并利用MATLAB/Simulink软件进行了建模与仿真分析。首先结合典型的变转速定排量EHA与直接驱动阀,阐述了系统的结构组成与工作原理,提出了根据飞行任务阶段不同而互为备份的3种工作模式;然后考虑到系统的复杂性与非线性,分别建立了泵控与阀控模式下的数学模型;最后根据某型飞行控制系统的性能要求,设计了系统的控制器并进行了仿真实验。结果表明,泵阀协调控制EHA具有较高的精确度和稳定性,同时阀控模式下系统的动态响应特性要明显优于泵控模式。