一度故障模式下推力矢量控制系统定位精度研究

以某型运载火箭前支点柔性喷管位置伺服系统为研究对象，分析了喷管全轴摆动条件下俯仰、偏航通道作动器的运动牵连问题。结合工程经验，介绍了推力矢量控制系统的解耦控制及位置反解、正解算法求解方案，分析了运动求解算法的工程实现方案。在此基础上，探讨在伺服电机极性反向的一度故障模式下，通过优化调整系统位置反解、正解运动控制算法，解决系统的运动学解耦和运动精度控制问题。试验结果表明，优化算法后的推力矢量控制系统具有良好的喷管姿态角控制精度，保证了产品的研制配套周期，具有较高的工程应用意义和参考价值。     

基于Fluent的矢量喷管作动器温度场仿真

以航空发动机矢量喷管作动器为研究对象,针对作动器工作时2种不同工况进行温度场分析,对作动器进行参数化建模,对于尺寸较小的环状间隙结构采用非结构网格和结构网格的混合网格的划分方法,利用Fluent软件对作动器进行稳态温度场分析,并通过试验验证模型的准确性。分析不同工况下作动器内部温度分布以及易受温度影响的元件传感器定子、动子的温度分布规律,得出传感器的端部没有被冷却油冷却的部分可能存在超温情况,需在作动器设计时对此部分采取热防护措施,为后续的作动器的优化设计提供了探索。     

液压伺服系统谐振峰抑制技术研究

液压伺服作动器推动发动机喷管实现运载火箭的姿态控制。当液压伺服系统工作在某个频率点时,会与喷管负载产生谐振。当谐振峰值达到一定量级时,就会影响控制系统的稳定性,甚至会导致火箭箭体失稳,造成发射任务失败。为此需要在液压控制系统中采取措施,来抑制谐振的峰值。该文中结合型号研究工作中的实例,分析了液压伺服系统中抑制谐振峰常用的三种方法。     

新型高效电磁作动器的研制及特性分析

研制了一种应用于发动机振动主动控制系统的新型高效电磁作动器。介绍了作动器的结构原理，对作动器的磁场进行了计算，利用Ansys软件对其弹簧刚度进行了分析。将作动器的力传递模型简化为单自由度振动系统，计算了作动器的作动力，通过Matlab仿真软件对其力传递特性进行了仿真分析。以正弦信号输入对作动器的作动特性进行了试验，结果表明，试验分析和仿真分析比较吻合，作动器作动力大，性能良好，可以很好地应用于发动机的振动主动控制。     

一种电磁主动悬架用直线作动器控制系统设计与试验

近来能同时改善汽车驾乘平顺性和稳定性的主动悬架技术受到越来越多人的关注，研究学者们致力于研究主动悬架的上层控制策略，而对作动器实际输出主动力的伺服控制却研究较少。为了能精准稳定的输出理想主动力，对一种电磁主动悬架中的直线作动器进行了建模分析，给出了该直线作动器的控制系统方案，搭建了基于DSP的直线作动器软硬件控制系统。对所设计的控制系统进行了试验，试验结果表明该系统具有较快响应速度，信号跟踪精度误差小于2.1%，稳态标准差不超过0.6%，可满足主动悬架对主动力的输出要求。     

基于音圈电机的主动悬架双闭环控制系统研究

为了提高电磁式悬架主动控制的性能,简化作动器结构以及控制系统,设计一套以单相两极的动圈式音圈直线电机作为作动器的主动悬架控制系统。设计了外环模糊PID,内环电流滞环的双闭环控制器。搭建了作动器驱动电路,验证音圈电机的电流跟踪控制,证明音圈电机作为作动器是简单有效的。通过分析汽车悬架模型和音圈电机模型,在MATLAB/Simulink仿真环境中按照实际参数搭建控制系统进行仿真验证,结果表明,该系统动态响应快,控制精度高,降低车身振动加速度约27%,该控制策略可以有效减振。     

基于AMESim的带自动回中功能液压系统研究

 针对矢量喷管控制系统在故障状态回中的需求,在液压系统作动器设计中引入回中小孔,设计了具有自动回中功能的出口面积调节作动系统。该系统的自动回中功能不需控制系统控制,也不需提供外力即可实现作动器的自动回中。给出了自动回中功能的工作原理,并对系统的工作原理和零组件特性进行了理论分析;根据实际所应用的面积调节系统建立了液压系统的AMESim仿真模型,利用不同工作模态下转换阀和作动器等液压元件的仿真参数对模型参数进行了优化;将有回中小孔系统和无回中小孔系统的数字仿真结果进行了对比,并分析了影响回中位置的因素。仿真结果证明了引入回中小孔的有效性,并且回中后位置精度满足使用要求,运动平稳,在零位附近没有显著震荡现象;表明了回中小孔与活塞之间的开口度越大,回中时间越长,且回中位置误差越大;进油口的孔径越大,回中时间越快,但回中误差也相应变大。同时,数字仿真给出了回中小孔的具体设计参数,对工程研制具有一定的指导意义。     

主动磁浮轴承

主动磁浮轴承是一种利用电磁力使轴承稳定悬浮起来且轴心位置可以由控制系统控制的一种新型轴承。它包括位移传感器、控制器、功率放大器和电磁作动器。其工作原理是：位移传感器用于监视轴的位置，并将信息传人控制系统，控制系统确定必要的控制信号，并将控制信号送人功率放大器，转变为电磁作动器的增大电流，使旋转轴位于轴承作动器中心。     

机械式动态加载控制技术及应用

文章阐述了机械式动态加载技术以及机械式作动器的发展现状,提出了机械式动态加载控制技术的基本方案和结构方案,论述了无级调幅控制系统、作动器动态加载控制系统的功能,对机械式动态加载时有关节能及能量回馈装置的应用,如异步电动机节能技术的应用、飞轮节能技术的应用、能量回馈装置的应用进行了叙述。     

电磁作动器的设计及磁路分析

针对船舶发动机振动主动控制系统,提出一种高效电磁作动器。基于电磁作动力为目标设计电磁作动器结构,并对电磁作动力进行理论计算。建立电磁作动器磁场模型,给定直流加载对磁场模型进行仿真分析,计算电磁作动力与磁感应强度。在此理论基础上,以直流信号输入对电磁作动器进行试验验证。结果表明,试验与仿真分析得出的电磁作动力达到预定设计目标,最大磁感应强度基本吻合且未达到磁饱和强度,符合设计要求。验证了应用ANSYS对磁场进行仿真研究的准确性,且相同大小体积下电磁作动器输出的作动力大、性能良好,可以较好地应用于发动机的振动主动控制。     

液压机器人作动器建模及关节转角跟踪控制

针对液压四足机器人作动器伺服精度较差问题,分别推导电液伺服作动器在摆动相、刚性支撑相和弹性支撑相的等效模型,分析各作动器模型特点,提出比例内环自适应幅相控制外环的复合控制策略,应用比例控制器保证位置内环的稳定性,采用自适应幅相控制器进行幅值和相位补偿。通过机器人单腿测试平台进行控制策略验证,实验结果表明:所提控制策略可使系统幅值衰减小于2%,相位滞后小于4°,验证了此方法的有效性。     

BTA深孔钻杆振动主动控制实验研究

为减小BTA深孔钻削加工过程中钻杆振动对刀具寿命和工件加工精度的影响,开发了一种钻杆振动主动控制系统。所设计的超磁致作动器(GMA)能够满足钻削振动高频响和高精度的控制要求。在系统总体设计的基础上分别对钻杆振动模型和作动器动力学特性进行了分析,建立了传递函数模型。利用MATLAB软件对PID算法控制系统进行仿真,最终通过实验验证了所设计的振动主动控制系统对钻杆振动抑制的有效性。     

飞机起落架舱门作动同步控制研究

飞机的起落架舱门作动系统需要较高的可靠性和安全性.某飞机起落架舱门结构尺寸较大,采用双作动器来实现驱动控制,由于控制系统、作动器的各方面误差积累导致两路输出不一致,带来了同一舱门结构两个作动器间的运动不同步问题.建立了起落架舱门作动系统模型,对两路舱门作动器不同步的原因进行了分析,提出了基于等量分流式、伺服闭环和容积串联3种同步控制方法,对3种同步控制方法建立了仿真模型进行分析,最后搭建试验平台对3种控制方法进行了试验验证.     

一种新型压电作动器及在结构振动主动控制中的应用

针对传统压电片作动器直接粘贴到被控结构表面时受到的各种限制,文中提出并设计制作一种新颖的弓型压电作动器.该作动器由一个弓型梁座和粘贴于其上的压电片构成,使用时将弓型梁座粘贴于被控结构上,压电片驱动弓型梁弯曲变形,进而对被控结构产生作动.随后将其应用在弹性梁振动主动控制中,以验证这种新型作动器的可行性和有效性.采用热弹性比拟方法建立带弓型压电作动器的悬臂梁振动主动控制系统的状态空间模型,采用LQR(linear-quadratic regulator)方法进行控制器设计.基于dSPACE硬件在线控制仿真系统,进行悬臂梁振动的主动控制实验,并对这种新型压电作动器与传统压电片作动器的振动控制效能进行实验对比.实验结果表明,这种弓型压电作动器具有良好的作动效能和安装方便灵活、可重复使用等优点.     

S弯喷管推力矢量方案的数值研究

以S弯喷管为对象研究其推力矢量实现方案以及流场特征。对基准S弯喷管以及对应的3个不同推力矢量作动位置、4个几何偏转角共13个模型进行了三维几何建模和相应的流场模拟。结果表明:3个位置的推力矢量模型均可以实现宽范围推力矢量角调节;综合考虑喷管流量、总压、推力性能以及流场特征,当S弯喷管作动位置位于邻近喉道下游的扩张段处时,喷管性能最好。     

超精密机床的振动混合控制

研究了空气弹簧与作动吕相结合的主被动混合振动控制系统,空气弹簧起低通滤波作用,并支承机机床,主动隔振具有高能滤波特性,电磁作动器的控制电压取决于绝对位移、速度、加速度和相对位移、速度、加速度。电磁作动器的动态性能对振动传递率有明显的影响。实验表明,混合隔振系统对超精密机床的隔振效果明显优于空气弹簧系统。     

基于作动器非线性特性的电磁主动悬架混合控制

针对电磁主动悬架直线作动器的非线性特性对控制系统性能的影响问题,基于磁场谐波理论建立了输入电流与电磁作动力的非线性数学模型.结合作动力输出模型与悬架系统,建立了电磁主动悬架非线性动力学模型,分析作动器非线性特性对主动悬架性能的影响.为了消除影响,设计了基于滤波递归最小二乘法(FxRLS)自适应滤波补偿的多目标粒子群H ...     

聚酰亚胺复合材料在喷管轴向限位的应用研究

零、部组件轻质化是固体火箭发动机的重要发展方向之一,这对新材料的力学性能与有关结构的适应性带来很大考验。针对全轴摆动喷管机械式金属限位装置的功能,设计了一种聚酰亚胺复合材料限位结构。这种结构的应用不仅可以减轻喷管质量,还能有效降低摆动力矩,节约加工成本,提高摆动喷管的可靠性。通过有限元仿真,分析了聚酰亚胺限位结构的热应力及工作过程中相关零件的间隙,得到了聚酰亚胺限位结构在导弹发射及发动机点火建压时刻的应力分布。结果表明,聚酰亚胺复合材料能够满足轴向限位功能的力学性能要求。非金属限位结构的研究为摆动喷管结构简化技术提供了技术参考。     

车辆主动悬架用电磁作动器的驱动电路设计及实验

设计了车辆主动悬架用圆筒型电磁作动器的驱动电路,制作了驱动电路所需的死区产生单元,通过AutoBox dSPACE控制系统和智能功率模块(IPM)构建了主功率回路电路,搭建起简易的实验测试平台,对所设计的电磁作动器进行了方波力和三角波力的测试。实验测试表明,所设计的驱动电路具有可行性。     

考虑作动器故障分级的汽车SASS与LKAS集成容错控制策略

考虑悬架子系统在汽车底盘中的重要作用,基于遗传算法设计了半主动悬架系统与车道保持辅助系统的集成优化控制算法。针对半主动悬架系统作动器发生不同程度的故障对集成控制系统性能的影响,进一步提出了集成容错控制策略。当悬架作动器发生增益故障时,采用基于故障补偿的容错控制算法,而当悬架作动器完全失效时,通过切换优化控制目标函数,提升汽车的总体性能。仿真结果表明:与未集成控制相比,设计的集成优化控制算法可明显改善汽车的乘坐舒适性及稳定性;悬架作动器发生不同程度的分级故障时,提出的集成容错控制策略可显著降低故障对汽车使用性能的影响,提升了汽车的可靠性及行车安全性。