直驱式伺服阀用四余度线性力马达磁力特性研究

为明确某直驱式伺服阀用四余度线性力马达的磁力特性,在采用解析法建立线性力马达磁路模型的基础上,基于Maxwell对其在静磁场下的磁路分布、衔铁受力、正常/故障下的衔铁位移-力特性进行分析。正常/故障下衔铁位移-力特性的对比表明:正常工作时两种结构具有一致的静态特性,故障模式下径向布局结构各线圈故障对力马达静态特性的影响相同,而轴向布局结构对力马达静态特性的影响则与故障线圈的位置有关。此外还对其在瞬态场下的频率特性和线圈间的感生电动势进行分析,结果表明:轴向布局结构比径向布局结构的四余度线性力马达幅频特性更高。对四余度线性力马达的磁力特性进行了详细分析,为其进一步的设计改进提供了参考。

基于AMESim的能源冗余电液伺服系统建模及故障模拟仿真

针对一种应用于航天领域的能源冗余电液伺服系统,建立了从溢流阀、限流阀、能源选择阀等关键阀门元件到伺服系统的AMESim仿真模型并进行仿真分析,仿真结果与理论设计结果相符。建立双机互联冗余伺服系统仿真模型,对一路溢流阀失效无法建压的典型故障模式进行模拟仿真。结果表明:在该情况下能源选择阀发生了切换,引入另一路能源为伺服机构供油,保证整个系统正常工作,验证了伺服系统能源冗余切换功能原理的正确性。建立的仿真模型具有实际参考价值,也能用于其他故障失效模式下的仿真分析。

基于模拟负载变化的运载火箭伺服系统动态特性研究

针对伺服系统负载环境下的性能测试需求,设计一种可同时施加常值力矩、惯性力矩、弹性力矩以及摩擦力矩,且可完成产品安装刚度调节的负载模拟系统,并完成其结构子系统、液压子系统及电气子系统的方案设计,同时开展了模拟负载变化对伺服系统动态特性的影响分析。在完成负载模拟系统数学模型的建立后,通过搭建Simulink仿真模型分析了惯量、负载力矩以及刚度对伺服系统角位移动态特性的影响。其中,惯量的增大导致谐振峰位置前移且幅值增大,常值力矩和摩擦力矩对谐振峰位置无影响,但其数值增大引起幅值的降低,而刚度增大会导致谐振峰位置明显后移。通过将该仿真结果与伺服系统动态特性的指标要求相结合,为负载模拟系统的设计提供了理论参考。

伺服机构蓄压器壳体活塞精密对中装配技术研究

针对目前大尺寸高精度伺服机构蓄压器壳体和活塞存在的手工装配困难问题,对高精度尺寸测量、轴线自动调整、柔性夹具等方面进行了研究。设计了一种自动对中装配设备,利用双向测头测量了壳体内壁和活塞外壁尺寸,减小了测量误差,以带锁紧机构的球绞实现了被动柔性,使用闭环控制的精密X-Y滑台和柔性夹具共同实现了轴线的自动调整,利用研制的对中装配设备进行了实物装配测试。研究结果表明:该设备能实现大尺寸蓄压器壳体和活塞的高精度对中装配,可以有效地减小装配过程中的侧向受力从而避免了切损密封圈或壳体内壁划伤,并能实时记录装配过程数据。

航天大功率电动伺服系统功率驱动设计及验证技术

针对运载火箭30 kW以上功率等级电动伺服控制驱动器的研制要求,设计了一种强环境适应的大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率驱动模组。通过对火箭固体助推发动机工作环境分析,设计了基于光耦驱动器件的功率驱动与保护电路;为有效提升功率驱动模组在高压大电流工作时的可靠性,采用降低功率主回路杂散电感与IGBT有源钳位闭环控制相结合的方法,有效抑制IGBT在大电流关断时的电压尖峰;通过对动力电进行滤波处理,有效解决高压高频信号通过线缆传输时对控制驱动器内、外部的电磁干扰问题;通过IGBT功率驱动电路的单双脉冲测试及连续功率测试,有效验证IGBT功率驱动模组的高压驱动能力,为大功率电动伺服系统的可靠性提供技术支撑。

航天电液伺服机构多余物控制研究

污染防治与多余物防控是提升航天产品质量的重要手段,针对航天电液伺服机构工作及使用特点,对产品的固体、液体、气体污染危害开展全面的研究分析工作,列出源头清单,逐个实施控制措施。通过设计、过程控制、管理等手段对多余物进行全要素控制,设计时将多余物控制作为优化设计的重要因素,按产品研制过程对多余物的风险环节逐一梳理并制定措施,管理上针对多余物开展原因分类分析并加强管控。综合采用高效的控制方法及工具,通过吸收、借鉴、探索与总结,研究适合航天产品的污染防控及多余物控制方法,并通过实践进行验证。

伺服阀端盖预紧力矩对零位影响分析及优化

介绍某形式的伺服阀端盖结构,对该位置结构的受力情况进行分析,利用有限元软件仿真预紧力矩对端盖结构应力、应变的影响。经分析得出:较大的预紧力矩不仅有引起端盖材料破坏的风险,同时也会引起伺服阀机械零位的变化,从而对伺服阀性能的稳定性产生不利的影响。通过分析改进措施,选取了合适的预紧力矩及防松措施。实践结果验证了改进措施的有效性。

火箭TVC伺服系统频率特性测试算法研究

总结归纳了火箭TVC(Thrust Vector Control)伺服系统常用频率特性测试方法的原理和特点,发现了相关分析法和传统最小二乘拟合法的等价性质。提出一种改进的最小二乘拟合法,通过引入高次项使算法具有了对复杂漂移干扰的处理能力。定义了算法的评价准则,使用数值仿真分析了4种测试算法的性能,得出了不同算法在不同场合的适用性结论,仿真结果表明在复杂漂移干扰下本文提出的新算法精度高于其他3种传统算法。

电液伺服系统RBF神经网络滑模控制

针对阀控液压缸位置伺服系统非线性导致模型参数确定困难及干扰问题,在分析三阶位置控制的电液控制系统原理及模型的基础上,引入神经网络的RBF径向基控制模型和自适应滑模算法,同时考虑了非1负反馈参数,建立了基于RBF神经网络滑模控制的电液伺服控制系统数学模型。通过选取合适的Lyapunov函数,分析了系统稳定性,解决了参数未定及挠动情况下的电液伺服系统控制器设计问题。仿真结果证明,所设计的控制器使系统的输出对给定信号的跟踪精度高,响应快,具有较强的鲁棒性。

双口RAM在航天伺服系统中的应用

航天伺服系统中数据传输具有高速实时等特性,针对采用双口RAM进行并行数据传输时易发生冲突的问题,提出了一种新的数据传输机制。不同于现有握手等待和优先级抢占等方案,从最根本的分时访问总线和数据空间的角度出发,设计了一种同步分时访问机制,实现了无冲突访问数据的高速传输。基于该同步分时访问机制,设计了基于FPGA的双口RAM数据传输方案,并通过仿真验证了该方案的可行性。搭建了数据传输测试平台,设计了多种测试用例。经过测试表明,该双口RAM性能稳定,实现了零误码率数据的高速传输。

基于AMESim主平台的Simulink/Flowmaster联合仿真技术研究

为更简便地实现AMESim,Simulink,Flowmaster三个软件平台的联合仿真,提出了一种基于AMESim主平台的Simulink/Flowmaster联合仿真方案,用AMESim平台调用Simulink模块接口以及AMESim/Flowmaster平台提供的二次开发的功能实现AMESim,Simulink,Flowmaster三个软件的联合仿真。先进行AMESim/Simulink平台间通信,通过两者间的软件接口将Simulink模块导出为AMESim可调用模块,实现联合。再进行AMESim/Flowmaster平台间联合,因AMESim/Flowmaster平台间无直接接口,用这两个软件提供的二次开发功能,通过读写数据库实现两者的数据通信,其中与读写数据库通信相关的函数库需提前开发。再次建立三个平台各自的模块,实现三者的联合仿真。案例证明了该联合仿真系统的可行性。该法可用于类似平台间的联合。

一种微型比例电磁铁研究开发

精密气体比例阀应用于各种重要气动控制领域。提出了一种动极靴方式的比例电磁铁结构,并介绍了比例电磁铁的设计开发过程。利用有限元分析软件Ansys Workbench平台对极靴的各项参数进行优化设计分析,得到了各项参数的最有值。开发设计了适应结构需求的柔性弹簧,实物刚度的测试结果验证了设计的有效性。由此组成了一款微型比例电磁铁样机,试验表明该样机满足电磁铁比例性能的要求。该形式的微型气体比例电磁铁,具有结构紧凑、性能可靠的特点,可以应用到各种气体比例控制场合。

电液伺服机构溢流阀节流口制造参数优化分析

电液伺服机构工作压力由溢流阀调定,其配套的溢流阀性能合格、稳定性对伺服机构整机性能有重要影响。针对溢流阀在研制过程中存在的压力超调、波动大和自振问题,为保证阀门开口稳定性,对节流口制造工艺参数展开优化分析。采用计算流体力学(CFD)计算流体力学的研究方法,建立圆形、方形节流口形式结构的溢流阀模型,采用航空液压油单相体系,选用Reynolds应用模型,分析阀芯内的流场静态特性,检测到方形节流口处流体压力分布均匀。同时使用阀门综合试验台,对2种结构的启动压力和关闭流量进行试验研究。结果表明:槽宽0.3 mm的节流口结构为方孔形式,有效地改善了溢流阀开启特性,确保伺服机构的工作压力平稳,性能稳定。

基于液压桥路的伺服阀节流器高精度配对方法

伺服阀节流器零件流量配对精度要求很高,传统流量配对的方法存在配对精度差的问题,直接影响伺服阀产品稳定性。针对伺服阀行业节流器零件流量小、配对精度不高的问题,基于液压桥路的原理开展伺服阀节流器小孔流量配对方法研究,通过建立物理仿真模型分析了节流器零件不同流量对前置级压力以及伺服阀整机的影响,并通过试验对节流器新型配对方法进行了验证。试验结果表明,该测试方法能够很好地满足现有伺服阀产品节流器配对的高精度要求,具有操作方便、分辨率高的特点,该结构形式可以推广到其他类似的小孔类零件高精度配对场合。

抗偏载液压缸静压支承特性研究

径向偏载力影响液压缸的响应速度和控制精度,液压缸密封处摩擦力大易造成低速爬行、泄漏甚至失效。采用静压支承密封方式可平衡径向偏载。在分析火箭推力矢量控制系统用液压缸的偏载力与液压缸自重及其摆动角加速度关系的基础上,通过静压支承流场模型探讨压力特性及温度特性,得到了采用静压支承时偏载能力影响因素,包括供油压力、温度、偏心等,为优化静压支承参数提供理论依据。

压电叠堆执行器迟滞建模与前馈补偿研究

针对压电叠堆执行器输入电压与输出位移的动态迟滞特性,结合非对称静态Bouc-Wen迟滞模型,建立了压电叠堆执行器动态迟滞模型,并采用粒子群算法辨识出6个模型参数。为提高压电叠堆执行器动态位移输出精度,进一步推导出压电叠堆执行器迟滞逆模型,最终在此基础上对压电叠堆执行器进行前馈补偿研究。仿真与实验结果对比表明,在0~120V峰值电压与0~500Hz激励频率内,所建立的动态迟滞模型能够较好地描述与预测压电叠堆执行器的动态输出位移。前馈补偿实验研究结果表明,利用所建的迟滞逆模型补偿后,压电叠堆执行器的滞环减小,输出位移非线性度下降约3%。

重型车线控液压制动系统动力学分析与控制

针对重型车的主动安全性能问题,进行重型车制动过程线控液压制动系统的动态性能研究;分析了重型车线控液压制动系统的原理架构及工作模式,对系统的关键液压部件进行数学建模,在AMESim软件环境中建立了重型车线控液压制动系统的液压模型;设计了蓄能器压力保持控制策略及基于PID算法的轮缸压力跟随控制策略;将控制策略嵌入电子控制单元,研制了HBW试验台架;模拟典型制动工况,进行了重型车轮缸压力动态特性仿真及试验验证.结果表明所建立的液压模型准确,且重型车线控液压制动系统动态响应速度快,控制精度高.

基于Simulink主平台的AMESim/Flowmaster联合仿真技术

为了提高航天系统的整体性能,需要更加精确的控制算法,而联合仿真利用各自平台的优势,提供了更加精确的系统模型,也使得研究的算法更具有真实性和实用性。通过对Simulink、AMESim和Flowmaster 3个软件进行大量研究,提出基于Simulink主平台的AMESim/Flowmaster联合仿真方案。这种联合仿真技术是利用Simlink和AMESim/flowmaster的接口来调用AMESim/Flowmaster的系统模块,并给出Simulink和AMESim/Flowmaster每个接口的详细实现步骤,同时也实现了一个联合仿真案例。研究结果表明,该研究解决了仿真接口模型兼容性和扩展性问题。

伺服阀动压反馈网络流体建模与辨识分析

动压反馈网络是抑制液压伺服系统阻尼比的最关键装置之一。目前其时间常数τ基本按湍流模型进行设计,实际机理并不清楚,造成动压反馈式伺服阀的试验结果与理论结果偏差较大。为了提高时间常数τ的设计精度,提出了一种新的建模方法。在低频段,建立基于层流模型参数τ的设计方法;在高频段,通过黑箱辨识方法建立时间参数τ的线性模型。仿真与试验结果对比表明,该设计方法能够大大提高伺服阀建模的准确性,从而为伺服阀动压反馈网络设计奠定理论基础。

伺服机构液压锁锥阀式软密封结构设计

为了解决恶劣环境下伺服机构作动器两腔密封不可靠的问题,采用新型材料PEEK及阀芯注塑技术,设计一种采用锥阀式软密封结构的新型液压锁,并对其寿命和密封效果进行测试。结果表明,该新型液压锁具有可靠的启闭效果和密封保压效果,能保证伺服机构在任意位置都处于锁紧状态。该新型液压锁已成功应用在某型号运载火箭上。