电动舵机液压伺服加载系统设计与研究

发布时间：2017-08-26 08:10

  本文关键词：电动舵机液压伺服加载系统设计与研究

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【摘要】：电动舵机(Electro-Mechanical Actuator,EMA)是关系到飞行器飞行性能的关键执行部件,电动舵机液压伺服加载系统是在实验室条件下对电动舵机进行测试的主要设备,用于测试电动舵机的性能、功能和可靠性,为电动舵机的设计与改进提供重要依据,对于提高飞行器的安全性具有重要意义。本文设计了一套以阀控液压缸作为执行机构的电动舵机轴向力加载系统并对其进行研究。首先,在查阅大量前人相关研究成果资料并进行论证的基础上,根据本加载系统的功能与设计参数,确定了电动舵机液压伺服加载测试系统的总体方案。其次,完成了加载试验台液压系统、机械结构和控制系统的详细设计。利用ANSYS对加载试验台的关键部件进行有限元静力分析,分析结果表明机械结构的强度和刚度达到设计要求;完成了对控制系统件平台搭建与软件设计,采用PCI-8136的定时器提高了闭环控制的实时性,采用滑动平均法实现了对高频干扰的滤波处理。随后,建立了电动舵机液压伺服加载系统的AMESim仿真模型,分析了不同控制器参数对加载系统动态特性的影响,运用遗传算法优化加载系统控制器参数。建立了加载系统的数学模型,对系统的动态特性仿真分析表明系统-3dB幅频宽为10.2Hz,达到了设计要求。运用模糊PID自整定控制策略提高了系统的控制性能。最后,搭建了电动舵机加载试验平台,利用该试验平台在不同的载荷下对电动舵机进行了动态加载试验,试验结果表明加载力的最大相对误差在2%以内,达到了设计要求。本文根据电动舵机液压伺服加载系统的功能与要求,开发出了一套达到设计要求的加载测试系统,并通过仿真分析与试验研究得到了验证。
【关键词】：电动舵机 加载试验 液压伺服 机械结构 动态特性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V216.8
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 课题研究背景及意义13-14
• 1.2 液压伺服加载系统国内外研究现状及发展趋势14-17
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-17
• 1.2.3 电动舵机液压伺服加载系统发展趋势17
• 1.3 本课题研究的主要内容17-19
• 第二章 电动舵机液压伺服加载系统设计19-40
• 2.1 电动舵机液压伺服加载系统的功能与设计参数19
• 2.2 电动舵机液压伺服加载试验台液压系统设计19-26
• 2.2.1 电动舵机液压伺服加载系统基本原理19-21
• 2.2.2 加载试验台液压系统设计21-26
• 2.3 电动舵机加载试验台机械结构设计26-31
• 2.3.1 加载试验台总体结构设计26-27
• 2.3.2 加载试验台关键部件力学分析与仿真27-31
• 2.4 电动舵机加载试验台控制系统设计31-39
• 2.4.1 加载试验台控制系统的功能与要求31-32
• 2.4.2 加载试验台控制系统硬件设计32-35
• 2.4.3 加载试验台控制系统软件设计35-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 电动舵机液压伺服加载系统仿真分析40-56
• 3.1 电动舵机加载试验台液压伺服系统AMESim仿真验证40-47
• 3.1.1 加载试验台液压伺服系统AMESim建模40-41
• 3.1.2 参数设定与仿真验证41-44
• 3.1.3 基于遗传算法的加载系统PID控制器优化44-47
• 3.2 电动舵机液压伺服加载系统的数学建模与控制策略研究47-55
• 3.2.1 加载系统的数学建模47-50
• 3.2.2 加载系统动态特性分析50-52
• 3.2.3 加载系统模糊PID自整定控制研究52-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第四章 电动舵机液压伺服加载系统试验研究56-64
• 4.1 试验平台的构成56-57
• 4.2 加载系统的调试与抗干扰措施57-58
• 4.3 加载系统的加载试验与结果分析58-63
• 4.3.1 加载试验流程58-59
• 4.3.2 电动舵机静止时的加载试验59-61
• 4.3.3 电动舵机运动时的加载试验61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 工作总结64-65
• 5.2 后续工作研究展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文71

【参考文献】

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本文编号：740583