【摘 要】
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在飞机向多电/全电化的发展趋势下,机电作动器（Electromechanical Actuator,EMA）越来越多地应用在飞机上,主要是用在飞行控制系统中。一般作动系统都带有余度,这是为了满足了可靠性的要求,但是其带来的力纷争问题可能会对飞机的性能、结构等造成较大影响,从而降低飞机的安全性。为了研究并解决余度机电作动系统中存在的力纷争问题,本文建立了双余度机电作动系统的数学模型,并设计了EMA的
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在飞机向多电/全电化的发展趋势下,机电作动器（Electromechanical Actuator,EMA）越来越多地应用在飞机上,主要是用在飞行控制系统中。一般作动系统都带有余度,这是为了满足了可靠性的要求,但是其带来的力纷争问题可能会对飞机的性能、结构等造成较大影响,从而降低飞机的安全性。为了研究并解决余度机电作动系统中存在的力纷争问题,本文建立了双余度机电作动系统的数学模型,并设计了EMA的三闭环控制器,在此基础上仿真分析了摩擦、间隙、指令延迟和位置传感器反馈参数偏置四种力纷争关键影响因素造成力纷争的机理和影响程度。根据产生的力纷争的性质,将其分为静态力纷争问题和动态力纷争问题,并分别对它们产生的原因进行理论分析。根据分析结果,设计了基于力差值反馈的静态力均衡控制技术和基于速度及加速度前馈的动态力均衡控制技术。然后分别对动、静态力均衡控制技术进行了仿真验证,并在设计的双余度机电作动系统实验台中完成了静态力均衡的实验验证。最后分析并验证了力均衡控制在系统参数不确定情况下的鲁棒性。通过本文研究,解析了机电作动系统力纷争关键因素产生力纷争的机理和影响程度;将力纷争问题分成静态力纷争和动态力纷争两种,找到了它们各自产生的根本原因;基于力差值反馈的静态力均衡控制技术很好地减小了静态力纷争;基于速度与加速度前馈的动态力均衡技术使得作动器的动态行为一致,减小了摩擦带来的动态影响,从而减小了系统产生的动态力纷争。仿真和实验结果表明,在两种技术的叠加作用下,将余度作动器的静态力纷争控制在最大负载力的4%以内,动态力纷争在20%以内,达到了均衡的要求。
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