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北京航空航天大学学报 2017年第2期43卷 270-276页

作者：齐海涛滕雅婷北京航空航天大学工程训练中心北京100083 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

随着多电飞机技术的发展,电静液作动器(EHA)被更多地用于机载作动系统。双余度电静液作动器(DREHA)更易于实现余度控制,推进EHA在飞机上的应用。本文给出了一种新型DREHA的结构组成,并对其工作原理和固有的力纷争现象进行了分析。理想... 详细信息

随着多电飞机技术的发展,电静液作动器(EHA)被更多地用于机载作动系统。双余度电静液作动器(DREHA)更易于实现余度控制,推进EHA在飞机上的应用。本文给出了一种新型DREHA的结构组成,并对其工作原理和固有的力纷争现象进行了分析。理想情况下,通过流量补偿进行修正,力纷争会消失。由于实际系统的参数不可能与仿真模型完全一致,通过人为引入两通道参数误差,复现实际的力纷争。针对上述力纷争现象,基于两通道左右腔压差提出了差值力补偿力均衡控制策略和交叉耦合力均衡控制策略,以减小力纷争。MATLAB和AMESim联合仿真结果表明,本文所设计的力均衡控制器能大大减小力纷争峰值,同时提高系统的响应速度。

关键词：双余度电静液作动器力纷争力均衡控制差值力补偿交叉耦合

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考虑扰动补偿的双余度机电作动器力均衡控制技术

考虑扰动补偿的双余度机电作动器力均衡控制技术

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作者：侯东中国民航大学

学位级别：硕士

随着多电飞机设计理念、全电技术和电机技术的发展,机电作动器(Electromechanical actuator,EMA)在飞机舵面操纵系统中得到广泛应用。为了满足飞控系统的高安全性和可靠性适航要求,民用飞机通常采用主-主模式运行的双余度机电作动器作... 详细信息

随着多电飞机设计理念、全电技术和电机技术的发展,机电作动器(Electromechanical actuator,EMA)在飞机舵面操纵系统中得到广泛应用。为了满足飞控系统的高安全性和可靠性适航要求,民用飞机通常采用主-主模式运行的双余度机电作动器作为驱动装置。机电作动器作为强刚度、强耦合的非线性装置,两作动器并联连接舵面运行的情况下由于输出偏差会导致力纷争,这对舵面结构和系统功率产生不利影响,降低飞控系统的控制精度和系统的可靠性和安全性能。因此,本文以双余度机电作动器之间的力纷争为研究对象,开展力均衡控制及优化方法的研究。为研究力纷争的影响机理并解决余度机电作动系统中存在的力纷争问题,本文基于EMA原理进行架构分析,根据实验平台参数辨识得到模型数据,建立了等效飞行操纵面的双EMA仿真模型。通过定性分析扰动的影响和蒙特卡洛实验以及敏感性分析得到力纷争影响较大的扰动因素有:位置信号断续、位置信号偏置、位置指令延迟,通过定量分析明确了力纷争的产生影响的关键扰动,得到了测试力均衡的设计指标。基于扰动因素给出了电流前馈和力反馈结合的力纷争抑制的控制优化策略。将系统中引起力纷争的影响因素作为扰动因素,设计了由粒子群算法对力均衡反馈控制器参数进行优化的分数阶(Fractional PID,FOPID)力均衡反馈控制器以及基于转矩状态观测器的电流前馈(Current feedforward,IF)控制器,构成电流前馈和力反馈(FO+IF)的力均衡控制器结构。经阶跃响应和三角波响应仿真实验测试,与FOPID相比,FO+IF对扰动引起的动态力纷争和静态力纷争的抑制效果提高了1倍以上,将动态力纷争控制在设计指标的15.76%以内。将静态力纷争控制在0.08%以内。测试了不同控制器对力纷争控制的鲁棒性能,与FOPID相比,FO+IF将力纷争的波动范围减小为原来的一半,系统鲁棒性得到增强。将机电实验平台的力纷争测试数据加入辨识得到的系统模型中,控制器可以将力均衡控制在设计指标范围内,所得结果均验证了力均衡控制技术的合理性与可行性。

关键词：双余度机电作动器力纷争蒙特卡洛分析力均衡控制分数阶PID 反馈控制前馈控制

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基于前馈—反馈的双余度机电作动器力均衡控制技术研究

基于前馈—反馈的双余度机电作动器力均衡控制技术研究

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作者：石林轩中国民航大学

学位级别：硕士

在飞机向多电/全电化的发展趋势下,机电作动器(Electromechanical Actuator,EMA)越来越多地应用在飞机上,主要是用在飞行控制系统中。一般作动系统都带有余度,这是为了满足了可靠性的要求,但是其带来的力纷争问题可能会对飞机的性能、... 详细信息

在飞机向多电/全电化的发展趋势下,机电作动器(Electromechanical Actuator,EMA)越来越多地应用在飞机上,主要是用在飞行控制系统中。一般作动系统都带有余度,这是为了满足了可靠性的要求,但是其带来的力纷争问题可能会对飞机的性能、结构等造成较大影响,从而降低飞机的安全性。为了研究并解决余度机电作动系统中存在的力纷争问题,本文建立了双余度机电作动系统的数学模型,并设计了EMA的三闭环控制器,在此基础上仿真分析了摩擦、间隙、指令延迟和位置传感器反馈参数偏置四种力纷争关键影响因素造成力纷争的机理和影响程度。根据产生的力纷争的性质,将其分为静态力纷争问题和动态力纷争问题,并分别对它们产生的原因进行理论分析。根据分析结果,设计了基于力差值反馈的静态力均衡控制技术和基于速度及加速度前馈的动态力均衡控制技术。然后分别对动、静态力均衡控制技术进行了仿真验证,并在设计的双余度机电作动系统实验台中完成了静态力均衡的实验验证。最后分析并验证了力均衡控制在系统参数不确定情况下的鲁棒性。通过本文研究,解析了机电作动系统力纷争关键因素产生力纷争的机理和影响程度;将力纷争问题分成静态力纷争和动态力纷争两种,找到了它们各自产生的根本原因;基于力差值反馈的静态力均衡控制技术很好地减小了静态力纷争;基于速度与加速度前馈的动态力均衡技术使得作动器的动态行为一致,减小了摩擦带来的动态影响,从而减小了系统产生的动态力纷争。仿真和实验结果表明,在两种技术的叠加作用下,将余度作动器的静态力纷争控制在最大负载力的4%以内,动态力纷争在20%以内,达到了均衡的要求。

关键词：机电作动器双余度力均衡控制反馈前馈

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双余度机电作动器力纷争机理及敏感性

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航空学报 2023年第S01期44卷 200-211页

作者：孙晓哲侯东杨建忠中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

双余度主-主模式机电作动系统的位置跟踪过程始终存在对伺服系统安全性不利的力纷争问题,为了更好地抑制力纷争需要解析力纷争的作用机理,确定系统参数对力纷争的影响机理和规律。通过理论分析得到力纷争影响参数,通过蒙特卡罗仿真实验... 详细信息

双余度主-主模式机电作动系统的位置跟踪过程始终存在对伺服系统安全性不利的力纷争问题,为了更好地抑制力纷争需要解析力纷争的作用机理,确定系统参数对力纷争的影响机理和规律。通过理论分析得到力纷争影响参数,通过蒙特卡罗仿真实验研究了各参数对系统动态力纷争和静态力纷争产生的影响,并对参数进行了力纷争影响的敏感性分析,确定对系统力纷争影响最大的几类因素:位置信号断续、位置信号偏置、位置传感器延迟、传动间隙,为飞控系统力均衡控制方法的设计和系统的符合性验证提供了参考依据。

关键词：机电作动系统伺服系统力纷争蒙特卡罗仿真敏感性分析力均衡控制

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