飞控机电作动系统非线性建模和故障分析

发布时间：2021-09-15 21:37

　　多电/全电飞机是现代民用客机的发展趋势,飞控机电作动系统（Electromechanical actuation system EMA）作为新型高效的作动装置已逐渐应用于现代民用客机的飞控舵面控制。但是其作为机电一体化的复杂系统,故障模式复杂,故障影响不确定,同时新颖的设计特征引入了新的故障模式,这都增加了系统故障模式与影响分析的难度,成为适航审查的难点与关注重点。为了明确飞控EMA的故障模式及其对系统的影响,本文建立了飞控EMA非线性模型,并围绕其故障模式、故障建模方法、故障对系统造成的影响及故障影响特征提取展开研究。对飞控EMA开展驱动电机、机械传动结构、滚珠丝杠在内的系统工作原理分析,并基于典型非线性因素建立系统非线性模型,通过仿真分析非线性因素对系统的影响。对飞控EMA中的驱动电机绕组短路、轴承卡阻、传动间隙过大、载荷路径结构故障四种典型故障模式分析故障机理,建立上述四种典型故障模式的故障模型,通过仿真分析各个故障模式对系统造成的影响以及非线性设计对系统的影响,评估故障影响等级,总结非线性设计、故障模式对系统的影响。同时研究非指令信号故障具体的故障模式及故障位置,分析非指令信号... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 飞控EMA研究
        1.2.2 飞控EMA非线性模型
        1.2.3 飞控EMA故障分析
    1.3 论文研究工作
第二章 飞控EMA工作原理与建模
    2.1 引言
    2.2 飞控EMA架构及工作原理
    2.3 飞控EMA建模
        2.3.1 电压平衡方程
        2.3.2 转矩平衡方程
        2.3.3 舵偏角方程
    2.4 飞控EMA非线性建模
        2.4.1 摩擦模型
        2.4.2 传动间隙模型
    2.5 仿真分析
        2.5.1 EMA响应
        2.5.2 EMA非线性响应
    2.6 小结
第三章 飞控EMA典型故障建模及影响研究
    3.1 引言
    3.2 故障模式分析
        3.2.1 控制器故障
        3.2.2 驱动器故障
        3.2.3 执行机构故障
        3.2.4 传感器故障
    3.3 飞控EMA故障建模及注入方法
        3.3.1 驱动电机绕组短路
        3.3.2 轴承卡阻
        3.3.3 传动间隙过大
        3.3.4 载荷路径结构故障
    3.4 故障仿真及影响分析
        3.4.1 绕组短路
        3.4.2 轴承卡阻
        3.4.3 传动间隙过大
        3.4.4 载荷路径结构故障
    3.5 小结
第四章 飞控EMA非指令信号故障分析
    4.1 引言
    4.2 产生原因
    4.3 故障模式及建模
    4.4 故障仿真及影响分析
        4.4.1 控制器
        4.4.2 驱动器
        4.4.3 传感器
        4.4.4 结果分析
    4.5 小结
第五章 飞控EMA故障影响特征提取
    5.1 引言
    5.2 故障特征提取方法
    5.3 故障影响特征与其模式的对应关系
    5.4 结果分析
    5.5 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于行星滚柱丝杠副的机电作动器动态特性分析[J]. 乔冠,刘更,马尚君,佟瑞庭,周勇.  振动与冲击. 2016(07)
[2]飞机机电作动系统故障模式分析与故障诊断方法[J]. 李璠,毛海涛.  航空维修与工程. 2016(03)
[3]电动伺服舵系统动力学建模及颤振分析[J]. 张仁嘉,吴志刚,杨超.  北京航空航天大学学报. 2016(07)
[4]航天用无刷直流电动机故障模式及危害性分析[J]. 张瑗,陈宏韬,赵嵩.  微特电机. 2015(02)
[5]无刷直流电机匝间短路故障的建模与电感计算[J]. 吕晓威,陈益广.  微电机. 2015(01)
[6]考虑摩擦和间隙的柔性滚珠丝杠进给系统建模与分析[J]. 董亮,汤文成,刘立.  农业机械学报. 2013(11)
[7]电动舵机伺服控制器的设计与研究[J]. 赵志刚,林辉,张庆超,张韬.  微特电机. 2013(09)
[8]航天器的故障建模与应用[J]. 欧阳高翔,倪茂林,孙承启,李果.  航天控制. 2011(05)
[9]传感器电路的噪声及其抗干扰技术研究[J]. 刘竹琴,白泽生.  现代电子技术. 2011(14)
[10]无刷直流电动机系统故障模型的仿真研究[J]. 赵向阳,葛文韬.  防爆电机. 2011(01)

硕士论文
[1]电动舵机伺服系统的间隙与摩擦补偿控制[D]. 兰远锋.北京交通大学 2016



本文编号：3396846