电动静液作动器的非线性变阻尼积分滑模控制

对于电动静液作动器(EHA),传统滑模控制器存在加速度信息难以获取,参数不易整定和控制信号抖振等问题,从而造成控制器很难应用于实际。针对以上问题,利用奇异摄动理论对EHA数学模型进行合理的降阶,从而使控制器设计避免了使用加速度信息。在此基础上,利用降阶模型设计了一种新型非线性变阻尼积分滑模控制器(NSMC),该控制器可根据位置控制误差实现系统阻尼比由欠阻尼到过阻尼的自适应调节,能有效提高位置阶跃调节性能。设计了一种基于滤波器的不确定项估计器对EHA中存在的参数不确定性和外部扰动进行实时估计并补偿。滑模面积分项的引入和不确定项估计器的使用,一方面使控制器中无需使用切换函数,实现了EHA的无抖振滑模控制,另一方面使系统整个动态过程完全表现为滑动模态,从而可根据EHA控制指标直接整定滑模面参数,大大简化了参数整定过程。同时利用Lyapunov稳定性理论对整个闭环系统和滑模面的稳定性进行了详细分析。分别与PI控制器、传统滑模控制器(SMC)和传统变阻尼滑模控制器(DVSMC)进行了详细的仿真分析比较,仿真结果表明NSMC能有效提高EHA位置跟踪性能和增强对参数不确定性和外部扰动的鲁棒性。

电动静液作动器智能设计

提出一种电动静液作动器智能设计方法,实现主参数设计功能、优化设计功能、数据库系统功能和三维建模功能。基于电动静液作动器(EHA)总体设计方法和流程,得到12个主要设计参数,并给出EHA智能设计知识库的设计方法,完成规则系统、知识系统以及模型库设计;通过输入安装空间尺寸大小,采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以空间体积及力学性能为优化目标,得到电动静液作动器布局方式和各零件结构尺寸值,并进一步为各个零件参数实现数据的存储与调用,实现输入较少的参数完成EHA智能化设计,提高设计人员效率,缩短研发周期。

电动静液作动器的阻尼自适应扰动主动补偿控制方法

对于电动静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA),传统扰动主动补偿控制方法(Active Disturbance Compensation Control Method,ADCM)存在扩张状态观测器(Extended State Obsever,ESO)对噪声敏感、控制器设计需要作动加速度信息的问题。针对以上问题,首先利用奇异摄动理论对EHA数学模型进行合理降阶,然后设计了一种基于滤波估计器(Filter Estimator,FE)的串级扰动估计器。此外,在控制器中加入阻尼自适应函数,设计了阻尼自适应扰动主动补偿控制器(FE-AD-ADCM),从而提高了系统的位置跟踪性能。最后,利用MATLAB/Simulink和Simcenter/AMESim联合仿真平台将该方法分别与传统PI和ADCM控制器进行了详细的仿真对比分析。仿真结果表明,提出的FE-AD-ADCM能有效提升EHA位置跟踪性能和对扰动的估计精度。

一体化电动静液作动器(EHA)的设计与仿真分析

一体化电动静液作动系统兼备传统液压作动系统和直接驱动的机电作动系统的优点,也就是同时具备高转距和大功率密度,并且易于模块化。本文阐述了一种一体化电动静液作动器(EHA)的总体结构和工作原理,对电机、泵和液压缸的选用以及系统设计提出了明确的要求,并对其各个模块进行了建模和仿真分析。结果表明,EHA的性能能够满足现代飞机对作动系统的要求,在未来功率电传(PBW)的飞控系统中具有很好的应用前景。

电动静液压作动器EHA及其在汽车主动悬架中的应用

将电动静液压作动器EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)应用于汽车主动悬架中,并提出了基于EHA的主动悬架样机结构。同时,建立了1/4汽车主动悬架动力学模型,设计了用于EHA主动悬架的模糊控制器,并进行了仿真和实验研究。结果表明,基于EHA的模糊控制主动悬架明显改善了汽车的平顺性和操纵稳定性。

电动静液作动器(EHA)的系统研究

介绍了化电动静作动器的工作原理、系统构成、以及对作动系统各部分数学模型进行了讨论研究。最后通过仿真结果表明电动静作动系统完全可以代传统的压作动系统。

基于力的电动静液作动器阻抗控制

阻抗控制作为一种柔顺控制方式,能够实现力与位置的协同控制,在作动系统需要与外部环境发生接触的应用中具有一定优势。在集成、高效的电动静液作动器(EHA)上实现基于力的阻抗控制具有良好的应用前景,其中核心问题是EHA力伺服控制器的设计。针对阻抗控制中外部负载特性不确定,EHA部分结构参数时变等问题,采用定量反馈理论(QFT)的方法对力伺服控制器进行设计。在对EHA数学模型及参数进行分析的基础上,通过QFT方法将被控对象的不确定范围与系统性能设计指标相结合,并以定量的方式在Nichols图上形成边界,在使标称对象的开环频率特性曲线满足各边界约束条件的同时完成力伺服控制器的设计。通过不同外部负载条件下的力伺服控制实验以及静、动态阻抗控制实验对EHA的力伺服控制器与阻抗控制系统进行了验证。实验结果表明:通过QFT方法设计得到的力伺服控制器对外部环境具有较强的鲁棒性,从而确保了EHA阻抗控制的成功实现。

电动静液作动器热力学建模方法及油液温升规律

电动静液作动器(EHA)是多电飞机关键子系统之一,其高度集成设计在减小体积和质量的同时,大幅降低换热能力,导致EHA油液温度过高、功能丧失。针对目前EHA一维热力学建模不足问题,以油冷电机驱动的EHA为研究对象,提出EHA的"三维+一维+三维"的热力学建模方法。首先,分析EHA能量转换及传递规律,探究EHA热能产生和扩散途径,在考虑参数时变基础上提出EHA的"三维+一维+三维"热力学建模方法;其次,基于ANSYS平台建立EHA电机生热和壳体对流换热的三维热力学模型;然后,建立柱塞泵、液压缸、阀和增压油箱等一维热力学模型;最后,在AMESim平台上搭建EHA的"三维+一维+三维"的热力学模型。仿真和实验验证了EHA的"三维+一维+三维"热力学建模方法的正确性,揭示了EHA油液温升规律,为EHA的热设计提供了理论依据。

基于能量调节的电动静液作动器设计与仿真

电动静液作动器是功率电传系统的执行机构,在作动器端把电能转化为局部液压能,兼具传统液压系统和直接电力驱动作动器的优点.相比阀控作动器,电动静液作动器的效率和可靠性获得提高,但是带宽和刚度受到限制,因此提出了一种基于能量调节的新型电动静液作动器.能量调节器根据不同的控制响应需求向系统提供附加流量.液压锁用于切换系统工作模式,保持液压缸的输出位置.基于能量调节器的数学方程分析,得出其容积优化原则,并对系统控制策略进行了专门的设计.仿真结果验证了系统响应速度和频宽的改善.

电动静液作动器框图建模与控制

功率电传作动系统是未来飞行控制的发展方向,它取消了传统的中央液压油源.电动静液作动器是功率电传系统的执行机构,在作动器端把电能转化为局部液压能,兼具传统液压系统和直接电力驱动作动器的优点.根据其元部件数学方程,建立非线性框图子模型,构造了一种定排量变转速电动静液作动器,完善了补油回路和摩擦特性的描述.通过考察作动器稳定性、静态刚度和动态性能指标,对单环比例、积分、微分(PID,Proportion IntegrationDifferentiation)、多环PID、全状态反馈控制等方法进行了设计及比较分析.仿真结果表明,结合动态压力反馈策略的全状态反馈控制器能有效改善系统的动、静态性能.

基于AMESim的电动静液作动器的仿真分析

阐述了一种用于飞机主飞行控制的电动静液作动器(EHA)的系统组成和工作原理,并基于AMESim高级建模和仿真平台对其进行了建模和仿真分析。采用AMESim对机电液控混合系统进行仿真具有明显的优势,仿真结果表明,所设计的EHA动态性能良好,达到了预定的性能指标,能够满足现代飞机对作动系统的要求,在飞控系统中具有很好的应用前景。

车辆电动静液压作动器的半主动悬架时滞补偿控制

为了改善车辆行驶的平顺性和操纵稳定性,设计了一种基于电动静液压作动器(EHA)的车辆半主动悬架结构。进行了EHA作动器的性能试验分析,建立了EHA半主动悬架的键合图模型,计算了EHA半主动悬架系统的临界时滞,分析了时滞对EHA半主动悬架幅频特性和减振性能的影响,设计了Smith预估时滞补偿控制器,进行了EHA模糊控制半主动悬架的时滞补偿仿真分析。结果表明,EHA半主动悬架具有较好的阻尼可控性;然而随着时滞的增大,悬架系统会出现"轮跳"现象;在Smith时滞预估补偿控制下,EHA半主动悬架的簧载质量加速度减小约30%,轮胎动载荷减小约20%。

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.

基于GO法的电动静液作动器可靠性分析

采用与故障树分析(FTA)对比法,研究了电动静液作动器(EHA)系统基于GO法的可靠性分析与安全评估方法.阐述了GO法的具体分析步骤,构建了EHA系统的GO图模型,分别利用GO法和FTA法对EHA系统进行了可靠性定量分析,并将结果对比,验证了GO法在EHA系统可靠性分析和安全评价中的可用性与正确性.

电动静液压作动器主动悬架力跟踪控制研究

建立了1/4主动悬架和EHA主动悬架系统的数学模型,分析了EHA作动器中的无刷直流电机对该系统的影响。提出了一种基于主环LQG理想力控制器和内环电机电流控制器组成的力跟踪控制策略,设计了EHA主动悬架硬件控制器,并进行了仿真和台架试验。结果表明,力跟踪控制能够使电机输出的实际主动力接近理想主动力,改善了EHA主动悬架的动态特性,验证了所设计的控制策略和硬件控制器的可行性。

伺服变量泵在一体化电动静液作动器中的应用分析

综合分析了伺服变量泵在一体化电动静液作动器中的应用对EHA系统各方面性能带来的影响 ,得出了其在系统散热、功率匹配和刚度方面对系统的改善 ,并提出了EHA VPVM方案的进一步的研究方向。

基于质量功能展开方法的电动静液作动器设计参数优化

提出了基于QFD(质量功能展开)的优化设计方法,以EHA(电动静液作动器)能耗最小和作动筒质量最轻为目标,满足强度约束条件,定义EHA系统的参数关系矩阵(PRM),建立其优化设计模型.以某型EHA设计参数为例,应用遗传算法进行了优化.优化后的EHA质量减轻23.57%,能耗降低36.46%.优化结果表明,该设计方法值得在EHA设计中推广应用.

基于反馈变结构控制电动静液作动器的研究

分析了一种新型飞机电动静液作动系统的工作原理,推导了其详细的数学模型。为了克服电动静液作动系统工作时外界大干扰的影响,设计了一种基于线性反馈的滑模变结构控制器,采用数字仿真对系统进行研究,结果表明所设计的控制算法提高了系统的鲁棒性,使系统具有良好的动态特性。

新型电动静液作动器主动悬架模糊PID控制

为采用新型电动静液作动器的主动悬架设计了一种模糊PID控制器,把悬挂质量相对于静平衡位置的位移(即动挠度)及其变化率作为模糊控制器的输入,PID控制器的3个参数作为模糊控制器的输出。不同频率激励路面的试验数据表明,采用模糊PID控制的主动悬架能适应不同频率路面状况,有效降低车体垂向加速度和悬架动挠度,从而提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。