液壓作业-飞机起落架电液伺服系统设计.docxVIP

飞机起落架电液位置控制系统设计刘海宾机械制造及其自动化201412672电液位置伺服系统是最基本和最常用的一种液压伺服系统，如机床工作台的位置、板带轧机的板厚、带材跑偏控制、飞机和船舶的舵机控制、雷达和火炮控制系统以及振动试验台等。在其它物理量的控制系统中，如速度控制和力控制等系统中，也常有位置控制小回路作为大回路中的一个环节电液位置伺服系统主要是用于解决位置跟随的控制问题，其根本任务就是通过执行机构实现被控量对给定量的及时和准确跟踪，并要具有足够的控制精度。电液伺服系统的动态特性是衡量一套电液伺服系统设计及调试水平的重要指标。它由电信号处理装置和若干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能复杂。因此，电液伺服控制系统的设计及仿真受到越来越多的重视[1]。现代飞机空地循环周期短，寿命期内地面运动距离增长，起落架结构所承受的动载荷较大，造成工作环境复杂，收放结构在使用中发生失效的概率高达34.4%，因此，开展起落架电液位置控制系统的研究具有重大的现实意义。本文以比例方向阀实现对伺服油缸的位置控制，加入位移传感器构成位置闭环控制系统。采用NI公司的USB-6008数据采集卡完成数据采集、数据输出控制等多项功能，以MATLAB编程实现了良好的实时控制功能。1系统原理1.1系统组成及原理电液位置伺服控制系统以液体作为动力传输和控制介质，利用电信号进行控制输入和反馈。只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的变化规律。控制系统结构图如图1所示：图1电液位置伺服控制系统结构图电液伺服位置控制系统模型的建立2.1伺服放大器的数学模型本系统的伺服放大器实现方法是将为位置传感器反馈回的实际值与计算机内的期望值进行比较，将误差信号作为电液伺服阀的控制信号由D\A板送出，通过信号调理板转换为电流信号传送给电液伺服阀：信号比较点：式中：——指令与反馈电压之差；——输入指令信号；——反馈电压。伺服阀的控制量为电流，要将误差电压转换为电流输出，伺服放大器的模型:式中: ——放大器增益；——放大器输出电流。2.2电液伺服阀的数学模型为了更为准确的反应其动态特性，在此用一个二阶环节来描述:式中：——伺服阀空载流量；——伺服阀流量增益；——伺服阀的滑阀位移；——伺服阀流量对输入控制电流的增益；——伺服阀控制电流；——伺服阀的固有频率；——相对阻尼系数。2.3阀控液压缸的数学模型阀控液压缸中控制元件方程式中: ——伺服阀流量-压力系数；——负载压力；伺服阀流量连续性方程式中: ——液压缸活塞的有效面积；——液压油液弹性模量；——液压缸进油腔的容积；——总泄露系数。液压缸和负载力平衡方程式中：——活塞及活塞相连的负载这算到活塞上的总质量；——活塞和负载的粘性阻尼系数；——负载的弹簧刚度；——作用在活塞上的负载力。阀控液压缸传递函数与方框图将（4）、（5）、（6）式拉氏变换得：消去中间变量得阀控液压缸传递函数为：位移传感器的数学模型综上，可以绘制出对称阀控对称液压缸位置控制系统方框图。由系统方框图可求得对称阀控对称缸液压位置控制系统开环传递函数为式中：——开环放大系数，1/s。