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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
新一代先进飞机对机动性和可靠性提出了更高的要求，这就要求飞控作动器具有更高的动态性能以及可靠性，特别是主控作动器性能的提升尤为关键。由于主控舵面负载力矩大、动态性能要求高，所以目前最常用的还是电液伺服作动器。电液伺服作动器的性能主要由其关键元件—伺服阀决定。传统电液伺服阀由于结构精密，耐污染能力差，一直以来是作动器系统中可靠性最薄弱的环节。所以研究新型高可靠的电液伺服阀，提高抗污染能力和动态性能，以及设计合理的余度方案，先进的余度管理策略等，对于提高主控作动器的可靠性和动静态性能有着重要的意义。 为了克服传统喷嘴挡板等先导级由于结构精密而造成耐油液污染能力差，可靠性较低等缺点，提出了两种新型的液压先导结构———螺旋全桥先导结构和螺旋半桥先导结构；这两种先导级结构通过先导阀芯上的螺旋槽和先导活塞上的一对通油孔相配合，构成能够受先导阀芯旋转控制的差动变化阻尼孔；采用这种差动变化的可变阻尼孔和一对固定阻尼孔和对称先导活塞配合，发明了一种新型的液压螺旋全桥先导结构; 采用这种差动变化的可变节流孔和一个差动先导活塞配合，发明了一种新型的液压阻尼半桥先导结构; 介绍了两种螺旋先导级原理与结构，分析了其抗污染能力；基于功率建和图原理，建立了两种先导级结构的非线性仿真模型，通过仿真分析了设计参数对性能的影响，提出了设计准则。 基于两种螺旋先导级结构分别设计了螺旋全桥先导伺服阀和螺旋半桥先导伺服阀，解决了伺服阀设计中的调零等关键题目；针对螺旋先导级需要小转角范围摆动驱动的特点，采用双排Halbach 磁场阵列设计了一种新型的小量程，气隙磁场增强的旋转音圈电机，通过电磁有限元仿真优化了其设计参数，用于先导阀芯的驱动，有效的保证了螺旋先导伺服阀的动态性能。针对飞控作动器的可靠性要求等级，提出了基于三余度音圈电机驱动两余度螺旋全桥先导伺服阀的机械两余度、电气三余度的螺旋先导余度作动器方案，通过三余度旋转音圈电机驱动先导阀芯同时控制两余度的螺旋先导级，实现了电气三余度到机械液压两余度的过渡；重点设计了两余度螺旋全桥先导伺服阀和三余度旋转音圈电机； 建立了两余度螺旋先导伺服阀、三余度旋转音圈电机、两余度作动器的数学模型，为实现作动系统实时仿真模型打下了基础；基于AMESim 和Simulink 实现了螺旋先导余度作动系统的快速协同仿真模型；基于仿真模型对螺旋先导作动器中关键的两余度螺旋先导伺服动态特性和力纷争特性进行了仿真研究；仿真表明两余度螺旋先导级自身动态特性超过了500Hz，而且不随液压系统余度降级而降级；力纷争仿真表明两余度螺旋先导级的不一致将导致稳态和动态性能下降，需要在加工中尽可能提高加工精度以减小力纷争。 对螺旋余度先导作动系统的故障诊断和容错控制进行了研究。针对螺旋先导余度作动系统特有的三余度旋转音圈电机进行了详细的分析，研究了其故障模式和故障特性，通过仿真研究了其各种故障模式下对性能的影响；根据螺旋先导伺服阀的特点，提出了螺旋先导余度伺服阀采用先导阀芯角度位置闭环和主阀芯位置闭环两种控制模式切换的容错控制方法；针对三余度旋转音圈直接驱动先导阀芯角位置闭环系统线性度高的特点，研究了全状态反馈控制的策略，将先导阀芯角位置闭环系统的极点配置在指定的位置，从而在电机余度降级之后通过控制律重构使系统性能基本不降级；针对三余度旋转音圈电机实现主阀芯位置闭环包含了非线性的螺旋先导级动态环节的特点，研究了基于神经网络的自适应PID 控制方案，根据神经网络辨识信息实时调整PID 控制参数，使控制器适应被控对象的变化，获得控制参数的最佳组合，从而实现最佳的控制效果。通过仿真模型分析了作动系统的动态特性，仿真结果表明螺旋先导余度作动系统频响超过20Hz，能够满足新一代飞机对机动性的要求。 试制了旋转音圈电机和螺旋全桥先导伺服阀以及螺旋半桥先导伺服阀样机，通过实验测试两种伺服阀的静态性能和动态性能；针对伺服阀样机螺旋先导阀芯密封圈处摩擦力矩大的题目，设计了滑模控制器，克服了摩擦力矩的影响，提高了控制精度；螺旋先导伺服阀的实验表明，两种螺旋先导伺服阀的动静态性能都很高，可以通过两级实现大流量的伺服阀，两种伺服阀的动态性能可以达到同等流量的三级电液伺服阀的水平；为了进一步研究螺旋先导余度作动系统和辅助数字控制器的设计，在数学模型的基础上研究了基于RTX 的实时仿真验证系统，可以和控制器实物组成半实物仿真系统，提高螺旋先导余度作动系统研究效率，为进一步实现螺旋先导余度作动系统样机打好基础。 |
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发表于 2022-9-3 20:37:04
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