本文關(guān)鍵詞：飛機(jī)全電剎車機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)的建模與控制方法研究

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【摘要】：飛機(jī)全電剎車是隨著多/全電飛機(jī)的發(fā)展而誕生的一種全新的制動(dòng)理念。與傳統(tǒng)的液壓剎車系統(tǒng)相比,全電剎車系統(tǒng)具有體積小、重量輕、安全性高、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)是電剎車系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng),是剎車過(guò)程中產(chǎn)生制動(dòng)力矩的核心環(huán)節(jié),主要由機(jī)電作動(dòng)控制器(EMAC)和機(jī)電作動(dòng)器(EMA)組成。本文重點(diǎn)針對(duì)機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)的建模和控制方法進(jìn)行了研究。論文首先介紹了EMAC和EMA的工作原理,結(jié)合機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài),研究了無(wú)刷直流電機(jī)在剎車過(guò)程中的運(yùn)行狀態(tài),得出了電機(jī)在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中包含輕載運(yùn)行、正向變負(fù)載運(yùn)行、短時(shí)回饋制動(dòng)、反轉(zhuǎn)運(yùn)行等多種狀態(tài),運(yùn)行軌跡經(jīng)歷第一、三、四象限。根據(jù)EMA各組成部分的工作原理,建立了無(wú)刷直流電機(jī)、減速齒輪、滾珠絲杠的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到了剎車力與活塞位移的數(shù)學(xué)關(guān)系。借鑒經(jīng)典的靜摩擦+粘滯摩擦+庫(kù)倫摩擦模型,引入剎車力這一變量,建立了EMA的摩擦力矩模型。在Matlab/Simulink環(huán)境下,搭建了機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型,經(jīng)仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證了模型的有效性。同時(shí),進(jìn)一步證明了在開(kāi)環(huán)情況下,EMA輸出的剎車力具有遲滯特性,機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)。論文采用PI控制算法,仿真分析了剎車力單閉環(huán),剎車力、電流雙閉環(huán)以及剎車力、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)這三種結(jié)構(gòu)的控制效果。結(jié)果表明大幅度剎車力調(diào)節(jié)時(shí),基于PI控制算法的剎車力伺服控制在任意結(jié)構(gòu)下均能夠滿足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)精度要求。并通過(guò)對(duì)比得出三環(huán)結(jié)構(gòu)的控制效果優(yōu)于單環(huán)和雙環(huán)結(jié)構(gòu)。此外,為了優(yōu)化PI控制在小幅度剎車力調(diào)節(jié)時(shí)的控制精度,提出了一種基于靜摩擦+庫(kù)倫摩擦模型的摩擦力矩補(bǔ)償控制方法,通過(guò)提供與靜摩擦和庫(kù)倫摩擦力矩大小相等、方向相反的補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩,消除了EMA摩擦力矩中的非線性分量,提高了剎車力的控制精度,減小了力伺服控制過(guò)程中的轉(zhuǎn)速死區(qū)。結(jié)合實(shí)際技術(shù)要求,采用高性能數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)作為控制核心,闡述了EMAC的軟、硬件組成及其設(shè)計(jì)方案,搭建了電剎車機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)的試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)文中所涉及的部分控制方法進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明:系統(tǒng)輸出的剎車力能夠快速響應(yīng)和準(zhǔn)確跟蹤給定信號(hào),滿足剎車系統(tǒng)控制性能要求。
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V227

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10 王e，

本文編號(hào)：1293117