● 摘要
机载作动系统是一个关键的飞行控制子系统,它是飞机实现各种飞行轨迹控制和飞行姿态控制的基础。为了满足未来飞机的超高音速、高机动性以及大功率等性能,现在机载作动系统正向功率电传的方向发展,电动静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA)是功率电传作动系统的一种执行器,具有精度高,功率大等优点,得到了重视和发展。
文章首先介绍了EHA的工作原理、性能特点、方案分类以及国内外的研究现状。针对项目要求和具体机型,对EHA进行了原理设计,并推导了EHA基于传递函数的数学模型,分析研究了电动机和液压部分对EHA系统性能的影响,提出了增强EHA系统刚度的有效途径。
为了能更全面的体现EHA系统的本质,本文采用Matlab/Simulink搭建了EHA的非线性框图模型。该模型包含了EHA存在的摩擦、泄漏等非线性因素;同时,Simulink的可视化建模方法,实现容易。这提高了EHA模型的准确性和可扩展性。为EHA系统相关理论研究提供了接近物理实体模型的虚拟样机平台。
本文将EHA控制系统结构分为内外两环控制,内环为电动机转速控制,外环为作动器位移闭环。设计的内环电动机控制系统是采用电流滞环与转速PID双闭环控制。针对外环,传统的PID控制方法能满足一定的性能要求,但是仍存在一些问题。本文设计了一种将T-S模糊模型与模型参考自适应相结合的控制方法,并用Matlab设计控制器仿真验证其有效性。
本课题中,完成了EHA一体化样机的设计工作,包括主要元部件的设计、选型和EHA集成化结构设计。本文最后设计了EHA实验系统软硬件,进行了相应的实验和结果分析,证实了论文相关理论研究的正确性和科学性。
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