《電子技術(shù)應(yīng)用》
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橡膠-金屬緩沖彈簧在飛機(jī)舵機(jī)電液伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用
《信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全》2020年第5期
滕在明,韓秋旻,朱世赫,劉曉琳,楊楠
中國(guó)民航大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院,天津 300300
摘要: 針對(duì)飛機(jī)舵機(jī)電液伺服系統(tǒng)在抑制多余力干擾時(shí),緩沖裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)變剛度連續(xù)加載的問(wèn)題,采用在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中設(shè)置橡膠金屬緩沖彈簧的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償方法。首先,設(shè)計(jì)橡膠金屬緩沖彈簧結(jié)構(gòu),利用ANSYS仿真軟件構(gòu)建有限元模型并對(duì)其進(jìn)行性能分析。通過(guò)構(gòu)建飛機(jī)舵機(jī)電液伺服系統(tǒng)各元件數(shù)學(xué)模型,從而得到系統(tǒng)整體數(shù)學(xué)模型。最后,利用MATLAB仿真軟件驗(yàn)證該方法的可行性和有效性。研究結(jié)果表明,橡膠金屬緩沖彈簧能夠達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求,改善系統(tǒng)穩(wěn)定特性,具有較高的工程實(shí)踐價(jià)值。
中圖分類號(hào):TH135 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.05.014
引用格式:滕在明,韓秋旻,朱世赫,等.橡膠-金屬緩沖彈簧在飛機(jī)舵機(jī)電液伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,2020,39(5):69-74.
Abstract:
Key words :

飛機(jī)舵機(jī)電液伺服系統(tǒng)作為舵機(jī)試驗(yàn)使用的半實(shí)物仿真設(shè)備,用于模擬舵機(jī)在飛機(jī)飛行過(guò)程中所受到的各種力載荷的變化情況,在飛行控制地面仿真系統(tǒng)研究領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。雖然飛機(jī)舵機(jī)電液伺服系統(tǒng)極大程度地改進(jìn)了飛機(jī)舵機(jī)的測(cè)試方式,然而它也是一個(gè)典型的被動(dòng)式力伺服控制系統(tǒng),其中舵機(jī)的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生多余力。多余力的存在會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定特性。因此,該研究課題在國(guó)際上已經(jīng)引起了人們的高度關(guān)注。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要采用結(jié)構(gòu)補(bǔ)償方式來(lái)抑制多余力干擾。結(jié)構(gòu)補(bǔ)償方式就是通過(guò)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中添加一個(gè)新環(huán)節(jié)或改善已有環(huán)節(jié),從而減小多余力。常用的方法有安裝連通孔、蓄壓器校正法、安裝緩沖彈簧等。安裝連通孔方法是在液壓缸的兩個(gè)油腔之間安裝一個(gè)可調(diào)節(jié)的節(jié)流口,以防止因流量的快速變化而產(chǎn)生液壓沖擊。但不足之處是負(fù)載曲線彎曲,線性度差。蓄壓器校正法是利用蓄壓器來(lái)吸收和釋放液壓缸腔內(nèi)的壓力,減少?gòu)?qiáng)迫流量的產(chǎn)生,提高系統(tǒng)的控制精度。但是其校正狀態(tài)與加載梯度有關(guān),而加載梯度是不斷變化的,這就限制了該方法的通用性。相比于前兩種結(jié)構(gòu)補(bǔ)償方式,安裝緩沖彈簧的方法以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)在飛機(jī)舵機(jī)電液伺服系統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛。該方法是在電液伺服系統(tǒng)和飛機(jī)舵機(jī)之間安裝材質(zhì)為純金屬或純橡膠的緩沖彈簧,使其在系統(tǒng)加載力和舵機(jī)運(yùn)動(dòng)力的共同作用下發(fā)生彈性形變,從而減小舵機(jī)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的多余力干擾。金屬緩沖彈簧的剛度為定值,當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行變剛度加載時(shí),不得不中斷試驗(yàn),并對(duì)緩沖彈簧進(jìn)行更換,破壞試驗(yàn)的連續(xù)性。橡膠緩沖彈簧雖具有可變剛度值,但自身材質(zhì)受溫度、濕度等環(huán)境因素影響,造成試驗(yàn)誤差較大。

鑒于此,本文在充分考慮飛機(jī)舵機(jī)電液伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上,對(duì)緩沖彈簧進(jìn)行結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)化,以滿足系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定特性及試驗(yàn)連續(xù)性的要求。



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作者信息:滕在明,韓秋旻,朱世赫,劉曉琳,楊楠(中國(guó)民航大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院,天津 300300)

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