民用液压舵机动刚度研究浅析

液压伺服舵机广泛应用于民机电传飞行控制系统,舵机的众多特性引起了设计者的重视。动刚度作为液压舵机的一项重要性能指标,对飞机飞行安全有重大意义,其设计必须满足飞机操纵面颤振抑制要求。介绍了液压舵机动刚度的定义、动刚度特性研究的重要性、操纵面防颤振抑制设计原则以及舵机防颤振抑制设计方法。建立了液压舵机系统数学模型,提出了舵机动刚度特性的分析和测试验证方法。随着电液伺服技术和民用舵机设计的发展,舵机动刚度特性的研究将引起更多工程设计人员的重视。     

多舵面飞翼布局颤振特性研究

以一种高机动性的多舵面飞翼布局为背景,建立全机的动力学有限元模型,进行固有模态分析;并针对其多舵面翼面,对颤振计算方法进行了相应改进,实现颤振特性分析.主要研究了在多舵面飞翼的颤振计算中,因连接方式不同导致舵面连接刚度的不一致而对振动和颤振特性造成的影响.根据舵面悬挂点与摇臂操纵形式的不同,提出了四种连接方式的局部模型.通过这四种方式在同一飞行状态下的计算与结果分析,总结出了舵面连接方式建模的变化规律,得出的结论对于类似飞机的舵面连接及全机布局设计具有一定的参考价值.     

液压舵机零区特性分析及其检查调整

液压舵机是飞机与直升机舵面操纵的关键执行元件,其零区特性的好坏影响伺服系统控制的静态误差的大小,在零区特性的影响因素中,除结构与材料的特性变化外,使用条件的变化直接影响舵机的流量压力特性及磨损程度。通过对舵机零区特性技术指标的自动测试与检查调整,可以保证液压舵机控制的精度与可靠性。     

飞机舵面液压助力器及舵面系统建模与性能仿真

以某型飞机飞行操纵系统典型液压助力器为研究对象,建立了液压助力器及舵面系统仿真分析模型。综合考虑油液刚度、结构刚度、摩擦、泄漏等非线性因素对系统的影响,推导出包含负载、活塞、缸体和阀芯动态的系统模型。针对助力器及舵面系统稳定性和静动态特性展开分析研究,阐述了关键参数对系统性能和稳定性的影响。仿真结果表明,该系统稳定性良好,响应迅速,具有良好的静动态性能。     

飞机液压系统伺服舵机热力学分析与计算

为减少飞机液压系统故障,从温度控制层面对飞机液压伺服舵机进行热力学分析。将液压伺服舵机的物理模型简化为伺服阀控制作动筒的形式,建立液压伺服舵机热力学模型。根据热力学第一定律,采用集中参数法建立热力学方程。基于MATLAB平台,采用龙格-库塔法对舵机热力学模型进行编程仿真计算,得出舵机各节点温度分布曲线。将仿真结果与实验数据进行了对比,对比结果验证了飞机液压伺服舵机热力学模型的正确性,该模型可应用于飞机液压系统动态温度计算。     

四余度舵机典型故障分析

某型四余度电液舵机是飞机平尾操纵系统的关键部件。首先将四余度舵机划分为电动液压部分组合件、带平板阀的配油装置组合件、液压作动筒和伺服控制系统等4个功能模块，分别对其进行典型故障分析，并分析了各种故障情况对系统性能的影响。     

主飞控混合作动系统工作模式的研究

针对目前多电飞机(MEA)主飞行控制系统中采用的非相似余度混合作动环节,对由传统液压伺服作动器(HSA)和电动静液作动器(EHA)组成的混合作动系统(HAS)进行研究分析。考虑到舵面的连接刚度,建立HSA/EHA混合作动系统的模型。通过仿真对HAS在3种典型工作模式下的系统性能进行研究,分析其对阶跃信号和干扰信号响应的优缺点,从而为混合作动系统进一步的研究奠定基础。     

轴对称飞行器滚转稳定控制与舵机技术指标研究

结合捷联惯性导航技术,系统性研究了舵机技术指标对滚转自动驾驶仪性能的影响。根据滚转回路特性,分析了滚转回路截止频率与舵机带宽的基本关系;应用频域分析,在低阶简化模型和高阶模型性能比较基础上,研究了舵机带宽和相角对滚转回路性能的影响。以二阶系统阶跃响应形式,联系飞行操纵产生的下洗流干扰力矩与滚转稳态指令,确定了舵的最大偏转角速度,保证滚转自动驾驶仪在机动飞行下工作在线性区;另外,综合考虑有转速和角度限制的二阶系统舵机模型及不同总攻角下的最大干扰力矩等因素,考查饱和非线性区中滚转回路指令和滚转角的响应状态,论证滚转回路稳定性。结果表明：对于弹体滚转时间常数为 ,舵效率力矩 ,带宽要求大于 的滚转自动驾驶仪,舵机带宽应不小于 、阻尼比在 以上。研究提供了滚转自动驾驶仪设计时确定舵机技术指标的一种基本方法。     

迎角对间隙舵面的非线性颤振特性影响研究

针对典型超音速舵面,采用基于CFD(computational fluid dynamic)技术的当地流活塞理论计算气动载荷,运用等效线化方法分析带有间隙非线性的舵面颤振特性.研究飞行迎角和舵面间隙大小对系统极限环颤振特性的影响规律.计算结果表明,适当赋予一定的气动预载荷、减小间隙大小等措施,可以提高带有间隙舵面的气动...     

半实物飞行仿真教学平台的设计和开发

针对飞行控制系统等课程的实验教学要求,开发了一套便携式半实物飞行仿真控制实验平台。该平台把航模飞机、舵机、飞控板和操纵杆等实物接入仿真回路,使用C语言编写系统用户端软件和飞行控制软件。操纵杆产生的操纵指令可通过用户端软件传送给飞控板,飞控板生成控制信号给舵机,操纵舵面实时偏转,实现自动驾驶。将整个仿真回路与FlightGear软件连接,实现飞行视景的三维实时显示,使所设计的半实物飞控实验平台展示效果更加真实,响应曲线与物理动作直接关联,现象更加直观。该平台可以有效增强实验教学效果,提高学生设计飞行控制器的能力,并可为其他控制相关课程提供实验条件。     

基于自抗扰的无人机舵系统大惯量柔性颤振抑制

无人机舵系统中舵机与舵面的传动机构是多级连杆,具有很大的柔性,会产生机械颤振现象。为消除颤振对无人机舵系统的危害,采用自抗扰控制。自抗扰控制采用扩张状态观测器观测得到总扰动并消除柔性对系统带来的影响,使系统近似为一个刚体。仿真验证结果表明,自抗扰控制能够快速跟踪指令并消除由系统柔性带来的颤振。     

基于H_∞控制和μ控制的二元机翼颤振主动抑制分析

针对二元机翼颤振主动抑制问题,对二元翼段颤振控制律的设计以及风洞实验验证展开了深入研究。首先,基于Theodorsen非定常气动力理论建立了该翼段模型的运动状态方程。其次,基于鲁棒控制理论设计了H_∞控制器和μ控制器,分别与二元翼段气动弹性系统共同组成了机翼颤振主动控制系统。最后,采用数值仿真和风洞实验相结合的方式,对H_∞控制器和μ控制器的颤振控制效果进行了验证。研究结果表明:H_∞控制器和μ控制器都能有效抑制颤振的发生,可将机翼颤振临界速度由15.45 m/s提高到27 m/s以上。且μ控制器在颤振主动抑制中的颤振抑制收敛时间更短,颤振抑制风速上限更高,具有更好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

车辆液压主动悬架系统的设计与性能研究

基于混合控制策略,提出了一种液压主动悬架作动器;对混合控制策略进行理论分析,并建立混合控制策略和液压作动器的传递函数,分析液压系统控制力的实现过程;依据1/4车辆模型选取和设计液压元件;在AMESim软件中对液压系统的减振性能进行分析,并对液压主动作动器进行试制与试验。仿真与试验结果均证明设计的液压系统合理,能够满足主动减振的要求,为国内自主研发液压主动悬架提供了一定的参考价值。     

Passive suppression of nonlinear panel flutter using piezoelectric materials with resonant circuit

In this study, a passive suppression scheme for nonlinear flutter problem of composite panel, which is believed to be more reliable than the active control methods in practical operations, is proposed. This scheme utilizes a piezoelectric inductor-resistor series shunt circuit. The finite element equations of motion for an electromechanically coupled system is derived by applying the Hamilton’s principle. The aerodynamic theory adopted for the present study is based on the quasi-steady piston theory, and von-Karrnan nonlinear strain-displacement relation is also applied. The passive suppression results for nonlinear panel flutter are obtained in the time domain using the Newmark-β method. To achieve the best damping effect, optimal share and location of the piezoceramic (PZT) patches are determined by using genetic algorithms. The effects of passive suppression are investigated by employing in turn one shunt circuit and two independent shunt circuits. Feasibility studies show that two independent inductor-resistor shunt circuits suppresses flutter more effectively than a single shunt circuit. The results clearly demonstrate that the passive damping scheme that uses piezoelectric shunt circuit can effectively attenuate the flutter.     

橡胶节点对全主动液压减振器的影响

液压减振器两端橡胶节点能够保护作动器的安全,但其参数会对减振器的性能产生很大影响。将节点等效成并联的弹簧阻尼系统,建立了作动器橡胶节点的动力学模型,理论分析了节点刚度以及作动频率对作动力滞后相位的影响。充分考虑液压阀和负载的影响,利用SIMPACK和MATLAB建立了液压作动器和车辆系统的联合仿真模型,并对不同节点刚度的情况进行了仿真分析。结果表明:对于较低的工作频带,节点刚度对实际输出到车体上的作动力影响不大,但会造成作动器活塞杆的作动位移产生很大差异。最后,给出了实际应用中合理选择橡胶节点参数的建议。     

H∞ control for flutter suppression of a laminated plate with self-sensing actuators

Active flutter suppression system of a composite plate wing model is designed using a reduced order model. The analysis for a laminated composite wing with segmented piezoelectric sensor/actuator pairs is conducted by the Ritz solution technique. Unsteady aerodynamic forces calculated by doublet lattice method are approximated as the transfer functions of the Laplace variable by the minimum state method. Among the aerodynamic states obtained from rational function approximation, only one aerodynamic state is included in the plant model for feedback purpose. The neglected aerodynamic states are regarded as modeling error. The control system uses the integrated and collocated piezoelectric self-sensing actuator pairs so as to prohibit the non-minimum phase model and the spillover due to the unmodeled dynamics. Based on the mixed-sensitivityH∞ control method, the control parameters are determined. Using a simple wing model, the performance of the controlled system is shown in the frequency and time domain respectively. The electric current and the power requirement for aeroelastic control are also predicted.     

液压微位移放大器响应频率的研究

研究了一种基于液压原理的微位移放大器,微小位移可通过液压放大可转化为具有实际应用价值的输出位移。对微位移放大器的动态特性进行了建模分析,将放大机构与压电叠堆执行器相耦合,得到了该微位移放大器系统的传递函数。讨论了两个弹簧刚度k₁和k₂对响应频率和放大倍数的影响,为实际设计研究提供理论支持。     

汽车主动安全控制液压执行器的性能与原理

介绍目前汽车主动安全系统(汽车制动防抱系统、汽车驱动力控制系统、汽车电子稳定控制系统、汽车主动悬架、汽车四轮转向系统)上所应用的液压执行器,并重点分析目前先进的汽车主动安全系统——汽车电子稳定控制程序(Electronic stability program,ESP)上的液压执行器的结构、工作原理、工艺特点及其高速响应的性能特点。ESP所使用的液压执行器的响应速度在10 ms以内,其响应特性与液压执行器的各部分结构参数、被控车辆制动系统的参数等有紧密的联系,需要进行综合考虑和选择。介绍所采用的对汽车制动防抱系统液压执行器进行动态特性分析和参数匹配的建模分析方法,此方法同时也适用于对其他类型汽车主动安全系统的动态特性分析与参数匹配。最后对未来的汽车主动安全系统执行器的发展进行展望。     

FAST工程新型液压促动器研制及性能分析

针对500 m口径球面射电望远镜（FAST）工程需求,介绍了一种自带动力源的液压促动器,阐述了其工作原理和集成化的结构,分析了该促动器在主动反射面系统中具体功能的实现过程。对其在正常工作状态下的换源和扫描跟踪性能进行了实验,结果表明液压促动器的动态性能和控制精度满足在FAST工程的要求,具有良好的实用性。