小型容积式伺服作动器位置控制方法与实验研究

发布时间：2020-11-01 08:20

　　 电液作动器是航空航天领域常见的一种作动装置,具有体积小、质量轻、响应快及精度高等特点,随着电气、计算机和控制技术的发展,电液作动器一定程度上受到电力作动器和电-机械作动器的挑战。但在高功率密度和极端环境下,电液作动器更具竞争力。对如风洞等极端狭窄空间内的作动,电力和电-机械作动器无法满足安装、测量和携带不便、容腔效应敏感及散热困难等诸多难点,展开小型电液作动技术及控制方法研究对狭小空间作动技术具有重要理论意义和工程参考价值。本文提出了一种小型缸控缸容积式电液伺服作动系统,并就缸间细长软管连接存在的容腔变形及其控制方法展开针对性研究。论文首先分析了小型容积式电液作动系统工作原理,然后分液压和电控两部分阐述了系统的主要构架和运行技术特点。其次,对缸控缸系统进行了数学建模,采用集中参数法对两缸间的连接软管进行建模并验证其有效性。针对该系统无加压油源,启动死区较大等问题,设计了一种利用蓄能器预先充压方案来消除所提出系统的启动位移死区,并在AMESim平台仿真证明其有效性。针对系统容腔负载敏感特征且目标缸所在狭小空间难以安装相应传感器的特点,提出基于干扰观测器(DOB)改善细长软管形变时对目标缸的影响,基于数学模型在Matlab/Simulink平台求解,对比其与PID和滑模控制方法的差异。结果表明,DOB控制策略的响应速度和精度、抗外负载鲁棒性均明显优于PID控制;相较于滑模控制,DOB控制策略有与其相当的鲁棒性,但在输出信号质量及工程实现性方面,DOB控制更优。最终得出DOB控制策略更适合本系统的位置控制的结论。最后,介绍了元件选型、电机调试等试验台研制相关工作,并完成了试验台搭建及初步试验验证。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V24;TP273
【部分图文】：

某飞机作动器分布示意图

图 2.2 阀控缸系统 图 2.3 泵控缸系统液压缸的传统控制方式有阀控（如图 2.2）和泵控（如图 2.3）两种，其中阀控属于节控制，泵控属于容积控制。容积控制是通过调整液压缸两腔中的油液体积而不引入新油液控制方式，具有效率高的有点，但传统的泵控式响应较慢。本系统提出了一种双缸小容积服作动系统，具有创新性的用电动伺服单元配合液压缸的组合替代了泵控缸中的泵，利用

图 2.2 阀控缸系统 图 2.3 泵控缸系统液压缸的传统控制方式有阀控（如图 2.2）和泵控（如图 2.3）两种，其中阀控属于节控制，泵控属于容积控制。容积控制是通过调整液压缸两腔中的油液体积而不引入新油液控制方式，具有效率高的有点，但传统的泵控式响应较慢。本系统提出了一种双缸小容积服作动系统，具有创新性的用电动伺服单元配合液压缸的组合替代了泵控缸中的泵，利用
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本文编号：2865270