题目：功率电传混合作动系统体系结构优化分析与设计

功率电传(PBW，Power By Wire)作动系统作为多电飞机的关键技术，降低了飞机的重量，优化了飞机的能源系统，是未来作动系统的发展方向。但由于功率电传作动系统存在卡死、散热等技术难题，完全取代传统液压伺服作动系统还需一段过程，因此混合作动系统(HAS，Hybrid Actuation System)作为一种过渡形式应运而生，成为了当前飞控作动系统的研究热点。

HAS一般由液压伺服作动器和功率电传作动器组成，它可以兼顾二者的优点，同时还可以有效地抑制系统的同态故障。然而，由于各通道的物理工作原理不同，HAS也存在很多亟待解决的技术难题，如PBW作动器的研制、工作模式的分析、模式切换瞬态的控制、力纷争的消除、飞控作动系统体系结构的优化设计，以及系统能量的优化等等。本文重点对非相似余度配置的作动系统的工作模式和模式切换瞬态，以及飞控作动系统的体系结构优化设计进行了研究。

本文研究的HAS由液压伺服作动器(HSA, Hydraulic Servo Actuator)和电动静液作动器(EHA, Electro-Hydrostatic Actuator)组成，在对舵面负载特性进行分析后，根据通道控制方式的不同，建立了HAS不同工作模式下的数学模型。然后在Matlab/Simulink环境中仿真分析HAS不同工作模式下的系统性能和模式切换瞬态控制方法，从而为确定混合作动系统的工作模式，以及模式切换控制方法提供理论支持。

其次，针对多学科多目标的多电飞机飞行控制作动系统体系结构优化设计问题，深入分析了现役多电飞机飞控作动系统体系结构的特点。在此基础上，提出了本文所研究的主飞控作动系统的余度配置结构，在保证其可靠性的条件下，以重量最小和效率最高为优化目标，基于遗传算法，从整机层面对主飞控作动系统的体系结构进行优化设计。经多目标遗传算法优化所得的主飞控作动系统的体系结构，可以较好的协调重量和效率二者之间的关系。然后根据现役飞机的飞控作动系统方案和我国民用飞机设计规范，提出一种飞行控制作动系统的整体结构。

最后，通过在AMESim中进行仿真分析，对提出的飞控作动系统的动态性能进行验证：本文以我国目前主要研究的客机类型为仿真对象，参考相似机型的数据资料，对系统功率用户所需的功率和流量进行预估分析，从而确定能源系统的功率等级；然后根据各系统的组成和工作原理，在AMESim中建立了能源系统和作动系统的仿真模型；以此为基础，得到了整个飞控作动系统的仿真模型，并对其在整个飞行过程的动力启动、起飞滑跑、爬升、巡航、进场、下降、着陆滑跑、停车8个阶段的动态性能进行验证。仿真结果表明，经优化设计的飞行控制作动系统的性能基本能够达到要求，具备可实践性。