針對閥控加載裝置存在能量效率低下以及高頻自激噪聲等缺點(diǎn)的問題,研制了一種新型電液力加載裝置,采用電動缸代替伺服閥作為壓力放大元件,依靠改變封閉油液體積的方式產(chǎn)生加載壓力,并通過一個半閉環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)加載力的控制。為解決系統(tǒng)性能對參數(shù)敏感的問題,采用集成設(shè)計思想,同時設(shè)計加載裝置的機(jī)械和控制參數(shù),通過求解一個多目標(biāo)非線性優(yōu)化問題獲得最優(yōu)的設(shè)計結(jié)果。實驗結(jié)果驗證了半閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)的可行性和集成設(shè)計方法的有效性。 

【文章來源】：機(jī)械與電子. 2018,36(09)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖２電動缸的一種典型結(jié)構(gòu)!"#$%&’()*+,-.$

Ｊｅｑ為折算至絲桿的總慣量；Ｂｅｑ為等效黏性阻尼系數(shù)；Ｒ＝ｌ／２π為絲桿轉(zhuǎn)角到平動的轉(zhuǎn)換比；θｍ為電機(jī)轉(zhuǎn)角；η為絲桿的機(jī)械效率；ｐ為承壓筒內(nèi)油壓；Ａ１為活塞推桿作用面積。其中，等效轉(zhuǎn)動慣量Ｊｅｑ可表示為：Ｊｅｑ＝Ｊｍｉ２＋Ｊｓ＋ｍｐｌ２（）π２（３）Ｊｍ為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量；Ｊｓ為滾珠絲桿慣量；ｍｐ為活塞推桿的質(zhì)量；ｌ為絲桿導(dǎo)程。１．２加載液壓缸模型加載液壓缸的主要結(jié)構(gòu)如圖３所示。本文以一個剛度已知的碟簧組作為加載對象，分析加載裝置的力跟蹤性能。加載缸活塞與被加載物之間安裝了一個傳力裝置，用以承受其他類型的被加載對象可能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動和撓度。其他類型的加載對象將在以后的工作中加以研究，此處不再討論。()*+’"%&!"#$"%&,-./圖３加載液壓缸示意加載液壓缸的動力學(xué)方程為：ｐＡ２＝ｍｌ¨ｄ２＋Ｂｌ?ｄ２＋Ｆｌ，Ｆｌ＝ｋｌｄ２（４）ｍｌ為液壓缸活塞和傳力裝置的總質(zhì)量；Ｂｌ為液壓缸活塞和傳力裝置的粘滯阻尼系數(shù)；Ｆｌ為作用于加載對象上的實際力；ｋｌ為被加載物剛度。·３４·

２０１８（９）１．３承壓筒壓力模型裝置所采用的承壓筒如圖４所示。!"#$%&’()*+,-()圖４承壓筒示意承壓筒內(nèi)部的壓力變化可以表示成以下形式：?ｐ＝βｅＶ０－ΔＶΔ?Ｖ＝βｅＶ０－Ａ１ｄ１＋Ａ２ｄ２（Ａ１?ｄ１－Ａ２?ｄ２）ｄ１＝Ｒθｓ，Ｖ０＝πＤ２１烅烄烆Ｌ（５）βｅ為油液的有效體積彈性模量；Ｖ０為油液初始體積；ΔＶ為油液體積改變量；Ａ２為加載液壓缸的活塞面積；ｄ１為電動缸的活塞推桿位移；ｄ２為加載液壓缸的活塞位移；Ｌ為活塞推桿的行程。實際上，油液的體積彈性模量會因混入空氣而呈現(xiàn)非線性特性［６］。為了簡化分析過程，可將式（５）右邊的非線性環(huán)節(jié)替換為一個有界的時變系數(shù)，即βｖ＝βｅＶ０－ΔＶ∈［βｌβｕ］（６）βｌ和βｕ分別為時變系數(shù)βｖ的上界和下界。當(dāng)工作壓力ｐ∈［０１０］ＭＰａ時，根據(jù)文獻(xiàn)［６］給出的計算方法可求得βｅ∈［２４０．４１６０５．３］ＭＰａ，對應(yīng)的ΔＶ∈［０９．２×１０－５］ｍ３，混入空氣量按０．０５％計算。由此可使原本的非線性模型轉(zhuǎn)化為一個線性時變模型。Fr1A2Gsp()+--iKtste+1Fsp()Gsv()uiJsB+eqeq!m.Risd1"++"vlllAmsBsk1(++)2msBskAlllv22+2RA1PAk2lmsBsklll2++Fl-圖５新型電液力加載系統(tǒng)的控制框圖２控制器設(shè)計２．１

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]Nonlinear Adaptive Robust Force Control of Hydraulic Load Simulator[J]. YAO Jianyonga,b, JIAO Zongxiaa, YAO Binc, SHANG Yaoxinga, DONG Wenbind a Science and Technology on Aircraft Control Laboratory, Beihang University, Beijing 100191, China b School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China c School of Mechanical Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN 47907, USA d Beijing Aerospace Automatic Control Institute, Beijing 100854, China.  Chinese Journal of Aeronautics. 2012(05)
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本文編號：3446665