● 摘要
随着现代航空航天设备向结构复杂、功能完备、系统集成度高的方向发展,导致复杂产品的设计工作量大、试验验证项目数多、试验准备时间长、试验费用高、复杂试验的开展难。可以通过采用虚拟试验技术逐步替代部分实物试验测试,从而降低技术风险,缩短研制周期,减少研制成本,提高研制质量,顺利、高效地完成复杂系统的研制工作。本论文以电动静液作动器(EHA)为对象,针对EHA虚拟试验中的关键技术进行了研究,并通过软件设计实现虚拟试验平台的相关功能。论文中对EHA系统进行结构和功能分析,并对其按照学科进行分解,根据EHA系统的发展趋势,确定EHA系统的设计目标,提出EHA系统的测试需求。建立了面向试验过程和基于试验项目的EHA虚拟试验平台的总体实现方案,并针对精确建立虚拟试验模型、平台软件集成过程中的接口技术、虚拟试验项目的制定与流程设计、虚拟试验仪器及可视化技术、虚拟试验技术中耦合性的存在、虚拟试验模型修正等几个关键性技术进行了详尽的研究。依照总体设计方案,分别建立了EHA多个学科的虚拟样机与虚拟试验模型。首先在MATLAB单一环境下建立完整的EHA多学科模型,其中无刷直流电机是基于电气系统结构,通过变频器等装置搭建而成,可以高度模拟真实的工作情况。经过测试,无刷直流电机的调速性能良好,为实现EHA精确建模打下坚实基础。然后建立了EHA实体模型和有限元模型。根据相关标准,通过施加试验载荷,得到EHA热试验和力学试验模型。同时通过一个实例化的结构-热耦合试验阐述EHA虚拟试验平台系统中试验项目间的耦合关系。将建立好的试验模型以模型文件的形式集成在平台的模型数据库中,并编码实现EHA虚拟试验软件平台的GUI界面。界面风格由试验功能决定,完全面向试验流程和内容。考虑具备丰富的试验数据管理功能,建立了完整的EHA虚拟试验关系型数据库模型。借助虚拟仪器仪表的显示交互功能和功能强大的数据处理控件,并依托数据的后台软件支撑,进而实现虚拟试验过程可控和人机交互功能。最后严格根据相关标准,通过对数字化虚拟试验模型的各项试验得出试验数据与结论。结果显示,论文建立的EHA虚拟试验平台进行的虚拟试验结论数据满足EHA的各项设计指标,验证了虚拟试验技术的可行性和虚拟试验平台的可用性。
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