钢轨打磨车专用EHA非线性反演控制

为提高钢轨打磨车打磨钢轨的平顺性及稳定性,提出以电动静液作动器(EHA)代替传统液压作动系统作为钢轨打磨车的专用执行器,考虑柱塞泵的总效率波动和液压缸动静摩擦差异大2个非线性因素,建立非线性数学模型;建立EHA的MATLAB、AMESim联合仿真模型,对PID控制、滑模变结构控制、反演控制进行控制策略对比研究,仿真分析验证反演控制在响应快速性及稳定性方面具有良好的表现。搭建四象限平台对EHA进行反演控制负载试验,结果表明:其位移控制精度达0.21 mm,具有较好的控制性能。

基于集总参数法的EHA柱塞泵热特性分析

针对EHA(电静液作动器)工况多样、发热严重、散热环境复杂进而难以进行系统温度特性管理的问题,提出了对于其主要元件柱塞泵的热网络模型。分析了EHA柱塞泵的结构和工作原理,根据其组件特性设立网络节点,利用集总参数法建立热平衡方程。使用MATLAB在多种工况下对模型进行求解,能够得到各个组件的温度曲线,验证了模型的可行性。结果表明:热网络模型能够完成EHA柱塞泵的热分析,可以较为准确和快速地对系统温度进行预测,并在系统的设计初期针对热特性设计提供依据。

Research on Dual-Variable Integrated Electro-Hydrostatic Actuator

The integrated electro-hydrostatic actuator （EHA） with variable displacement and variable rotation speed is researched. In the system, the output of the actuator is changed by controlling the rotationspeed of the brushless DC servomotor and the displacement of the servopump. The mathematical model described in state-space model is created. The system characteristics are studied based on the point of multiplicative dual-variable. And the basic method of control of the system is presented.

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。

EHA反馈线性化最优滑模面双模糊滑模控制

为提高电静液作动器(EHA)控制性能,提出了一种反馈线性化最优滑模面的双模糊滑模控制方法。该方法在EHA的非线性模型上,利用反馈线性化方法将其线性化,在此基础上建立线性切换函数,并采用最优控制理论对切换函数进行设计。为削弱抖振将模糊控制算法引入滑模控制中,采用一个模糊控制器,根据最优滑模函数运动特性的数值对切换控制增益进行估计;采用另一个模糊控制器,根据滑模控制原理对切换控制项进行调整。仿真结果证明了该方法的有效性。

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。

基于定量反馈理论的EHA控制器设计

定量反馈理论(QFT,QuantitativeFeedbackTheory)是一种鲁棒控制器设计方法,具有很好的工程实用性,在液压伺服控制领域得到了广泛应用.建立电动静液作动器(EHA,ElectricalHydrostaticActuator)模型并简化后,基于定量反馈理论进行了内外环控制系统的设计.内环控制电动机转速,主要保证其快速性;外环控制舵面的转角,要兼顾跟踪性能、鲁棒稳定性和抗干扰能力.设计过程中考虑到了电动机、液压系统的参数不确定性和各种飞行状态下的负载变化情况,并根据内外环性能指标生成边界条件.仿真结果表明控制器不仅对参数变化具有鲁棒性,还能很好地抑制输出干扰带来的影响,使一体化电动静液作动系统充分发挥其转矩高、功率密度大、易于维修和模块化的优点,对整个飞控系统的性能提高有很大帮助.

基于AMESim的电动静液作动器(EHA)系统级设计

未来飞行器的大功率伺服机构将广泛采用电动静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA),所以十分需要针对飞行器对EHA的指标要求,开展相关设计方法研究。由于EHA的机电液控多学科耦合特性,在原理架构设计之后,必须进行系统级设计,即确定主要设计参数及元器件选型,为后续系统及子系统详细设计打好基础。文中研究了系统级设计阶段设计方法,该设计方法分为静态特性设计、动态特性设计、设计结果验证3个步骤,且以AMESim仿真软件为依托,保证设计开发效率的同时还提高了可靠性,为同行进行EHA产品开发提供了参考。

非对称液压缸EHA专用流量匹配阀的设计与分析

针对泵控电动静液作动器(EHA)非对称液压缸流量不匹配问题,提出一种采用流量匹配阀解决系统流量不平衡的方案。建立EHA系统AMESim模型,分析流量匹配阀在四象限工况下和不同负载条件下对EHA系统性能的影响。仿真结果表明:在四象限工况下液压缸压力振幅总体小于0.02 MPa,系统运行稳定;在第一象限工况下,流量匹配阀的内阀芯位移振幅在0.3 mm左右波动,液压缸压力振幅小于0.01 MPa,负载变化对系统稳定性无明显影响。与采用液控单向阀方案相比,系统压力达到稳态用时缩短53.1%,最大行程时压力损失有效减少35.9%。所设计的流量匹配阀不仅解决了非对称液压缸流量不平衡的问题,而且对泵控非对称液压缸EHA的优化设计具有借鉴意义。

基于EHA的车辆主动悬架建模与仿真研究

采用一种新颖的可控减振技术,提出基于EHA的主动悬架系统。文章在建立1/4车辆悬架动力学模型和EHA综合模型的基础上,以天棚阻尼模型作为参考模型,利用模糊控制方法对簧载质量的垂直加速度进行控制并与被动悬架进行了比较。仿真结果表明:在随机和脉冲两种信号的激励下,相对于被动悬架,主动悬架簧载质量的垂直加速度均方根值分别下降了27%、16%,结果证明了所建模型的正确性以及模糊控制方法对改善汽车性能的可行性和有效性。

基于符号键合图的电静压伺服机构多故障诊断研究

针对电静压伺服机构(EHA)服役时存在多种故障且难以诊断的问题,提出了一种考虑参数贡献度的符号键合图(SBG)故障诊断方法。首先,根据EHA工作原理与键合图理论构建了键合图模型,设定了系统参数数值及分布标准差,再利用键合图模型推导了其解析冗余式(ARR),并构建了故障特征矩阵,将键合图模型转换为符号键合图模型,根据符号键合图元件之间的因果关系和一致性路径,推理出了EHA可能故障集;然后,定义并计算了EHA系统参数贡献度,筛选出了高贡献度系统参数,对可能故障集中难以引起解析冗余式残差数据变化的低贡献度系统参数进行了剔除,缩小了可能的故障参数范围;最后,利用键合图仿真软件20-sim,通过改变EHA中Q轴电阻与电机磁通链的数值,进行了多故障仿真实验,对所提多故障诊断方法进行了验证。研究结果表明:当EHA发生多故障时,将剔除低贡献度系统参数的可能故障集同传感器数据、解析冗余式残差数据进行结合,能准确诊断出预置的两个高贡献度故障参数,相比于常规SBG故障诊断的可能故障集,能更准确地锁定EHA系统故障参数。

基于ANSYS和ISIGHT的EHA作动筒结构分析与优化

研究了飞机电动静液作动器作动筒的结构分析与优化问题。采用ANSYS软件对EHA的作动筒进行了载荷、模态和压杆稳定性等有限元分析。使用ISIGHT软件,以作动筒的质量最轻和变形最小为目标,同时满足静载荷约束和模态约束,建立了作动筒的优化模型,选用ISIGHT内嵌的NLPQL序列二次规划算法进行了优化设计,得出了优化结果。研究结果表明,用ISIGHT进行优化设计,工作量小,求解问题简单方便,得到的作动筒设计参数更为合理。

多自由度电动静液驱动机械臂轨迹跟踪控制

液压机械臂相比于电动机械臂在重载搬运领域具有不可替代的优势,而多自由度液压机械臂强耦合、本质非线性和模型不确定的特点,给高精度轨迹跟踪控制带来挑战。以多自由度电动静液驱动机械臂为对象,提出一种轨迹跟踪控制策略。首先,建立含电动静液作动器动态的多自由度机械臂动力学模型;其次,基于反步思想设计控制器,并且通过Lyapunov分析证明了系统稳态性;最后,以三自由度电动静液驱动机械臂为例,搭建AMESim-Simulink联合仿真模型,选取3种控制器对比机械臂各关节轨迹的跟踪精度。2种跟踪指令验证结果表明:相较C3控制器和C2控制器,所设计的C1控制器可以较好地补偿机械臂动态,使机械臂各关节更好地跟踪期望轨迹,本研究可为多自由度电动静液驱动机械臂的控制策略设计提供参考。

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。

一种新型EHA及其仿真分析

针对近年来飞机机载作动系统的发展,本文介绍了一种采用功率电传方式的新型作动器(EHA),分析了其原理及特点,讨论了作动系统的建模和加权系数的优化模型,采用Matlab/Simulink对其进行仿真,结果表明能有效提高作动系统动态性能,功率电传作动系统的研制具有重要意义。

基于负载敏感技术的新型EHA设计与仿真分析

该文提出了一种新型机载电动静液作动器(EHA)的设计方法,该设计利用负载敏感技术,自动调整系统压力和流量,使其仅向系统提供负载所需要的功率。同时,本文采用先进的液压机械仿真软件AMESim对EHA进行建模,并对结果进行了分析。

基于遗传算法的EHA调速系统设计与优化

电机调速系统是飞机电静液作动器(EHA)的关键部分,直接影响着机载作动系统的可靠性。EHA对调速系统鲁棒性,快速性有着较高的性能要求,传统的试凑法设计调速系统的调节器难以满足性能的要求。首先针对EHA的实际工作原理,建立了EHA调速控制的模型,用PID调节器设计双闭环负反馈控制系统,然后采用遗传算法对PID调节器参数寻优整定,最后根据实际工作情况与性能要求进行了仿真分析。仿真结果表明,利用遗传算法寻优设计PID调节器控制EHA所采用的大功率无刷直流电机,可以获得良好的稳定性、鲁棒性和动态性能。

考虑非线性因素的飞机EHA系统故障仿真

电动静液作动器(EHA,electro-hydrostatic actuator)是民用飞机飞控作动系统的关键部件,其故障模式及影响是适航审定和符合性验证关注的重点。目前,工程实践中将EHA系统中各部件进行线性化处理会忽略系统中非线性因素对故障表现的影响。针对该问题,基于AMESim仿真平台建立了考虑刚度、连接间隙等非线性因素的EHA系统仿真模型,通过仿真研究刚度、连接间隙等非线性因素对液压缸内泄漏故障的影响。仿真结果表明:刚度降低了液压缸内泄漏故障的幅度,但造成了周期性振荡;连接间隙造成EHA系统输出延迟,且增大了EHA系统位移输出的稳态误差。非线性因素会显著影响EHA系统故障表现,该结论可为EHA系统适航审定和符合性验证提供技术支持。

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.

时变工况下电静压伺服机构性能退化监测方法研究

针对缺乏时变工况下电静压伺服机构性能退化监测方法,在地面摇摆测试过程中难以预测性能退化程度,进而影响火箭健康状态评估准确性的问题,提出了一种利用人工神经网络进行电静压伺服机构性能退化监测的方法。通过对电静压伺服机构的系统建模与性能退化机理分析,确定了性能退化表征参数;通过分析不同性能退化阶段与正常状态下的特征参量相对偏离程度的方法构建了健康因子;提出了基于可控参数的前馈神经网络进行健康因子监测的方法。利用地面摇摆实验平台进行了验证,结果表明:所构建的健康因子具有较强的性能退化程度表征能力;所提监测方法对解决时变工况下电静压伺服机构性能退化监测问题是有效的。