CFRP在航天伺服作动器轻量化设计中的应用探索

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作者 郑波 胡逸洲 +2 位作者 丁勇 孙春彦 崔文宇 《宇航材料工艺》 北大核心 2025年第4期74-80,共7页

随着运载火箭重型化发展,伺服作动器重量因其功率等级的大幅提升而增加,传统材料和结构设计方式已很难进一步提高产品的功重比。碳纤维复合材料具有低密度、可设计性强、高强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳等优点,作为大型结构件已广泛应... 随着运载火箭重型化发展,伺服作动器重量因其功率等级的大幅提升而增加,传统材料和结构设计方式已很难进一步提高产品的功重比。碳纤维复合材料具有低密度、可设计性强、高强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳等优点,作为大型结构件已广泛应用于航空航天领域。伺服作动器作为发动机推力矢量控制的关键单机,其减重具有十分重要的意义,国内外对于碳纤维复合材料作动器均已开展相关研究,但国内尚未见成熟工程应用案例。本文针对航天伺服作动器的应用特点,以工程应用为目标,从碳纤维复合材料作动器结构设计、铺层设计与仿真、摩擦副表面增强方式以及成型工艺方法几个方面开展相关研究。设计制造了碳纤维复合材料伺服作动器样机,相比同规格金属作动器实现减重49.2%,样机完成了相关液压试验,功能性能与现有作动器相当,初步具备工程应用的技术基础。本研究工作为运载火箭提升运力、降低能耗起到了积极推动作用。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 伺服作动器 轻量化设计

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电液伺服作动器内部结构优化方法研究

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作者 王勇 左希庆 +1 位作者 邢彤 汪序凯 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第10期188-193,共6页

阐述了电液伺服作动器的结构及工作原理,根据其结构参数建立电液伺服作动器内部流道的简化物理模型,对作动器内部流道通过Fluent软件进行流场仿真分析和可视化研究。对电液伺服作动器进行结构优化,减少内部流道转向次数的同时缩短内部... 阐述了电液伺服作动器的结构及工作原理,根据其结构参数建立电液伺服作动器内部流道的简化物理模型,对作动器内部流道通过Fluent软件进行流场仿真分析和可视化研究。对电液伺服作动器进行结构优化,减少内部流道转向次数的同时缩短内部流道总长度,以降低内部流道的压力损失。因内部流道主要压力损失在直角转向处,将直角转向流道优化为圆弧过渡流道,通过正交试验法确定作动器内部参数即流道圆弧过渡半径、圆弧弯曲程度、流道转向前长度,对流道压力损失的影响程度,以此指导流道结构参数的设置,进一步降低流道的压力损失。通过实验研究测量三种流道的压降值,绘制了其内部流道局部压力损失与流量关系曲线,验证了仿真结果的正确性,为电液伺服作动器的优化设计提供理论依据。 展开更多

关键词 电液伺服作动器 内部流道 结构优化 压力损失 正交试验 实验研究

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基于严格反馈模型的电液伺服作动器控制策略研究 被引量：5

3

作者 倪涛 吕博 +3 位作者 张泮虹 赵泽仁 孙旭 张红彦 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期928-937,949,共11页

主动悬架可根据车辆实时状态调节悬架参数,显著提高应急救援车辆救援效率,电液伺服作动器是电液伺服主动悬架系统实施主动控制的核心部件。对电液伺服作动器控制策略展开了研究,建立了主动悬架液压伺服作动器模型;基于该模型提出了基于... 主动悬架可根据车辆实时状态调节悬架参数,显著提高应急救援车辆救援效率,电液伺服作动器是电液伺服主动悬架系统实施主动控制的核心部件。对电液伺服作动器控制策略展开了研究,建立了主动悬架液压伺服作动器模型;基于该模型提出了基于严格反馈模型的自适应位置跟踪控制策略,并证明了该策略在Lyapunov意义下的稳定性。仿真和单缸实验验证表明,与传统控制方法相比,所提出的位置跟踪算法可有效提高电液伺服作动器的位置跟踪性能。 展开更多

关键词 三轴应急救援车辆 主动悬架 电液伺服作动器 位置跟踪 自适应

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系列伺服作动器动态加载系统及其控制策略 被引量：4

4

作者 游有鹏 荣亮 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2018年第4期447-452,共6页

针对系列多型号伺服作动器系统的动态加载试验需求,设计了一种由直线电机与液压增力模块构成的新型加载系统,并基于AMESim/MATLAB联合仿真模型研究了系统的加载控制策略:采用多闭环与前馈复合控制提高加载系统力控制精度并改善相位滞后... 针对系列多型号伺服作动器系统的动态加载试验需求,设计了一种由直线电机与液压增力模块构成的新型加载系统,并基于AMESim/MATLAB联合仿真模型研究了系统的加载控制策略:采用多闭环与前馈复合控制提高加载系统力控制精度并改善相位滞后;基于结构不变性理论对伺服作动器的位移输出信号进行前馈补偿并抑制多余力.仿真结果表明,该加载系统方案能够有效抑制多余力,减小系统相位滞后,提高力加载精度,保证加载系统具有良好的整体性能,并可灵活地满足不同载荷、不同频率的加载测试需求. 展开更多

关键词 伺服作动器 动态加载 直线电机 增力模块 复合控制 多余力 结构不变性原理 前馈补偿 联合仿真

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最小方差自校正控制器在液控伺服作动器上的应用与仿真 被引量：4

5

作者 吴振顺 许文波 汲永涛 《机床与液压》 北大核心 2002年第1期69-70,72,共3页

本文根据自适应控制理论和参数辨识原理推导了最小方差自适应调节器。为进一步提高系统的控制性能 ,文中引进了误差反馈 ,构成了带有误差反馈的最小方差自校正控制器。在建立了液控伺服作动器的数学模型的基础上 ,进行了大量的附加有误... 本文根据自适应控制理论和参数辨识原理推导了最小方差自适应调节器。为进一步提高系统的控制性能 ,文中引进了误差反馈 ,构成了带有误差反馈的最小方差自校正控制器。在建立了液控伺服作动器的数学模型的基础上 ,进行了大量的附加有误差反馈最小方差自校正控制器的仿真试验研究 ,说明了这种控制策略的可行性。 展开更多

关键词 最小方差 自校正控制器 在液控伺服作动器 仿真 误差反馈 液压系统

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基于改进PCA-SOM的电静压伺服作动器油滤堵塞故障诊断 被引量：4

6

作者 陈换过 刘培君 +1 位作者 俞杭 肖雪 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期799-805,共7页

针对电静压伺服作动器(EHA)的油滤堵塞故障,提出利用可调式球头油堵预置不同程度的油滤堵塞工况进行数据采集,并在传统自组织映射神经网络(SOM)的基础上,引入主成分分析(PCA)法,利用各元主成分贡献率对神经元竞争域值各维系数进行修订,... 针对电静压伺服作动器(EHA)的油滤堵塞故障,提出利用可调式球头油堵预置不同程度的油滤堵塞工况进行数据采集,并在传统自组织映射神经网络(SOM)的基础上,引入主成分分析(PCA)法,利用各元主成分贡献率对神经元竞争域值各维系数进行修订,提出了改进PCA-SOM神经网络对系统堵塞状态进行判识。研究结果表明,与传统SOM神经网络和PCA-SOM神经网络相比,改进PCA-SOM神经网络在提高聚类效果的同时,提高了模型的准确率和训练速度,在EHA的油滤堵塞故障诊断中有更好的适用性。 展开更多

关键词 电静压伺服作动器 改进主成分分析法-自组织映射神经网络 油滤堵塞 故障诊断

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具有回油冷却结构的航空伺服作动器热力学建模与分析 被引量：6

7

作者 訚耀保 刘小雪 +3 位作者 李双路 李万业 陆畅 肖强 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期143-150,共8页

航空矢量喷管作动器受发动机热辐射的影响严重,常采用回油冷却方式进行作动器及其部件的温度控制.考虑发动机与伺服阀控作动器的对流、辐射以及作动器各部件之间的传热过程,建立真实工况下基于集总参数法的矢量喷管作动器热力学模型,取... 航空矢量喷管作动器受发动机热辐射的影响严重,常采用回油冷却方式进行作动器及其部件的温度控制.考虑发动机与伺服阀控作动器的对流、辐射以及作动器各部件之间的传热过程,建立真实工况下基于集总参数法的矢量喷管作动器热力学模型,取得了活塞在中位附近以及往复运动时作动器各部件的温度分布规律及其影响因素.分析结果表明:活塞在中位附近时,油液流过冷却流道通过热传导作用带走热量,冷却效果显著.活塞往复运动时,油液不断进出有杆腔和无杆腔,各节点温度达到稳定波动状态,较中位附近时的热平衡温度均有所降低.作动器各节点温度随机闸辐射温度、环境温度和油液温度升高均升高,其中发动机机闸的辐射温度影响最为明显.缸筒直接受机闸热辐射作用,某机闸温度从300℃升至400℃时,左、右两侧缸筒温度升高约40℃.通过对流换热作用,随环境温度、油液温度的升高作动器各节点的温度线性升高. 展开更多

关键词 伺服作动器 集总参数法 回油冷却 热力学建模

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双圆锥静压支承应用在电液伺服作动器中的研究 被引量：2

8

作者 张琦 赵明晰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第4期523-528,共6页

通过圆锥静压支承流体力学建模和无因次特征参数优化选择的研究，对该结构形式的抗侧向力、临界空穴速度、泄漏量等特性进行了计算，并作了推证和合理简化。文中还通过试验和工程实践的验证表明。

关键词 圆锥 静压支承 电液伺服作动器

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圆锥静压伺服作动器

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作者 张日华 田联房 +2 位作者 李尚义 刘庆和 付新义 《机床与液压》 北大核心 1997年第2期18-19,共2页

本文对飞行模拟器运动系统的静压伺服作动器进行了分析，介绍了系统主要元件的结构原理。

关键词 飞行模拟器 静压伺服作动器 液压系统

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空间对接动力学半物理仿真系统电液伺服作动器设计与研究

10

作者 常同立 《机床与液压》 北大核心 2008年第11期51-53,57,共4页

针对空间对接半物理仿真系统电液伺服作动器设计问题进行研究,建立了接触碰撞半物理仿真试验系统。从分析空间对接半物理仿真系统建构问题和对接机构的特性入手,提出了运动模拟器电液伺服作动器的设计要求。通过对电液伺服作动器动力机... 针对空间对接半物理仿真系统电液伺服作动器设计问题进行研究,建立了接触碰撞半物理仿真试验系统。从分析空间对接半物理仿真系统建构问题和对接机构的特性入手,提出了运动模拟器电液伺服作动器的设计要求。通过对电液伺服作动器动力机构数学模型展开分析,提出减小电液伺服作动器动态特性相对负载刚度变化的灵敏度的设计方法,并进行了实验验证。 展开更多

关键词 电液伺服作动器 液压系统设计 空间对接 半物理仿真

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基于内模控制的主动悬挂电液伺服作动器位置控制研究 被引量：6

11

作者 郭庆贺 赵丁选 +3 位作者 赵小龙 李振兴 武理哲 师小波 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期394-404,共11页

针对负载质量和负载力等参数不确定的主动悬挂电液伺服作动器位置控制系统,采用内模控制方法对其进行位置控制。根据系统特性建立了电液伺服作动器位置控制系统线性化数学模型,并基于此模型设计了内模控制器。为验证内模控制器的控制效... 针对负载质量和负载力等参数不确定的主动悬挂电液伺服作动器位置控制系统,采用内模控制方法对其进行位置控制。根据系统特性建立了电液伺服作动器位置控制系统线性化数学模型,并基于此模型设计了内模控制器。为验证内模控制器的控制效果,进行了与PID控制的对比仿真分析和台架试验。以阶跃信号为输入信号进行了仿真分析,仿真结果表明,系统在内模控制下的单位阶跃响应快速、平稳、无超调,动态特性优于PID控制,且当系统受到外部干扰时,内模控制比PID控制能更快速、平稳地恢复至稳态值。台架试验包括改变正弦输入信号频率和改变负载质量两种试验方案。结果表明,当正弦输入信号频率由0.1 Hz增加至2 Hz时,基于PID控制的系统跟踪性能明显恶化,而基于内模控制的系统跟踪性能并无明显变化;当负载质量发生变化时,基于内模控制的系统跟踪误差变化幅度明显小于PID控制。基于内模控制的电液伺服作动器位置控制系统的跟踪响应性能优于PID控制,满足主动悬挂系统的使用要求。 展开更多

关键词 主动悬挂 电液伺服作动器 内模控制 位置控制

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机电静压伺服作动器热分析及热控制 被引量：4

12

作者 幺志刚 卢红英 +1 位作者 史正强 裴忠才 《液压与气动》 北大核心 2016年第10期6-11,共6页

机电静压伺服作动器是一种闭式液压系统,由于取消了回油油箱,导致系统散热能力较差。油液的温度过高,易造成密封件的过快老化,从而影响系统的寿命。针对这个问题,用热力学容积体方法和热仿真软件相结合对外加散热片的方式进行了热分析,... 机电静压伺服作动器是一种闭式液压系统,由于取消了回油油箱,导致系统散热能力较差。油液的温度过高,易造成密封件的过快老化,从而影响系统的寿命。针对这个问题,用热力学容积体方法和热仿真软件相结合对外加散热片的方式进行了热分析,外加散热片无法满足系统对油液温度的要求。提出在系统中增加冲洗回路来控制油液温度,并进行了热建模仿真,仿真结果显示,增加冲洗回路的方法,可以将油液温度控制在合理范围。 展开更多

关键词 机电静压伺服作动器 容积体方法 热建模仿真 冲洗回路

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基于动态模糊综合评判的伺服作动器健康状况评价 被引量：1

13

作者 刘志新 杨斌久 +2 位作者 田艳 陈军 王兴贵 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第4期547-551,共5页

针对飞机飞行控制系统伺服作动器结构的复杂性和影响机理的不确定性,通过应用模糊数学理论实现对其健康状况等级的评判。传统的模糊综合评判方法都是静态的表达评判因素与评判等级的隶属关系,作者在前人提出动态隶属函数的背景下,针对... 针对飞机飞行控制系统伺服作动器结构的复杂性和影响机理的不确定性,通过应用模糊数学理论实现对其健康状况等级的评判。传统的模糊综合评判方法都是静态的表达评判因素与评判等级的隶属关系,作者在前人提出动态隶属函数的背景下,针对伺服作动器应用背景探索出其动态隶属函数求取方法,并对评判结果的最大隶属度分析法的适用度进行判断,在适用度不高的情况下选用加权平均法对评判结果进行分析。根据评判的结果对飞行控制系统伺服作动器的健康现状给出定性的评价,为科学准确的进行系统检修和保障提供依据,对提高其工作可靠性和安全性具有重要意义。 展开更多

关键词 伺服作动器 动态模糊综合评判 健康状况 加权平均法

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航空伺服作动器热仿真建模与迭代优化 被引量：2

14

作者 吴帅昊 胡建军 +3 位作者 张义仁 徐岩 徐扬 肖强 《液压与气动》 北大核心 2023年第6期40-47,共8页

以某型航空伺服作动器为研究对象,搭建了高温热环境试验台来模拟作动器的工作环境,基于Fluent软件建立其流固耦合换热仿真模型,开展了试验验证与仿真模型的迭代优化研究。通过开展试验得到10组有效工况数据,部分工况用于仿真模型的迭代... 以某型航空伺服作动器为研究对象,搭建了高温热环境试验台来模拟作动器的工作环境,基于Fluent软件建立其流固耦合换热仿真模型,开展了试验验证与仿真模型的迭代优化研究。通过开展试验得到10组有效工况数据,部分工况用于仿真模型的迭代优化,剩余工况用于验证优化后仿真模型的准确性。结果表明,通过送风口风速修正、湍流模型选择修正、物性参数修正,优化后仿真模型平均误差为4.30%,各工况下测点平均温度试验与仿真结果最大误差为2.1%,表明本研究建立的仿真模型具有准确性。以作动器为载体提出了一套完整的仿真试验验证与迭代优化方法,可用于作动器温度场与流场特性研究,并为其他热端部件的仿真建模与试验验证提供方法借鉴,具有较高的工程应用价值。 展开更多

关键词 伺服作动器 热仿真模型 试验验证 迭代优化

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某型飞机组合式伺服作动器检测系统设计 被引量：2

15

作者 贾春鹏 陈良 杨安元 《机床与液压》 北大核心 2019年第10期156-159,共4页

为了对某新型飞机组合式伺服作动器进行功能及性能参数测试,设计该伺服作动器检测系统。采用液压弹簧进行加载,由控制计算机自动控制,模拟了伺服作动器的工作环境,可对组合式伺服作动器的伺服阀、LVDT以及相关附件进行测试。同时综合了... 为了对某新型飞机组合式伺服作动器进行功能及性能参数测试,设计该伺服作动器检测系统。采用液压弹簧进行加载,由控制计算机自动控制,模拟了伺服作动器的工作环境,可对组合式伺服作动器的伺服阀、LVDT以及相关附件进行测试。同时综合了故障专家维修指导模块,可指导实验过程中出现问题的解决。实践测试表明:该检测系统能有效缩短组合式伺服作动器的测试时间,提高测试效率和检测精度,降低测试成本。 展开更多

关键词 伺服作动器 检测系统 计算机控制

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柴油机隔振系统液压作动器线性化控制试验研究 被引量：3

16

作者 肖斌 刘学广 +2 位作者 刘志刚 杨铁军 高忠峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第24期2933-2938,共6页

针对实际柴油机双层隔振系统,解决次级通道中液压作动器的非线性问题。利用预补偿模型参考自适应逆控制方法(PCMRAIC控制),在宽频段内对主动控制的次级通道实施线性化控制。在单频正弦输入下进行了线性化控制对比试验,试验结果表明:次... 针对实际柴油机双层隔振系统,解决次级通道中液压作动器的非线性问题。利用预补偿模型参考自适应逆控制方法(PCMRAIC控制),在宽频段内对主动控制的次级通道实施线性化控制。在单频正弦输入下进行了线性化控制对比试验,试验结果表明:次级通道拾取的响应成分中存在的直流偏移量和偶次谐频非线性成分均被消除,而奇次谐频非线性成分也在很大程度上被削弱,试验噪声也被滤掉。 展开更多

关键词 柴油机双层隔振系统 线性化控制 试验研究 液压伺服作动器

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同一个运载火箭模块的三种伺服机构比较分析

17

作者 曾思 陈克勤 +2 位作者 赵守军 皇甫雨石 兰天 《导弹与航天运载技术(中英文)》 北大核心 2025年第4期1-17,共17页

为满足伺服机构高可靠性、高效率、使用维护更方便等需求,从设计、模型和实测性能数据方面,对用于同一个运载火箭模块的传统电液伺服机构和新兴机电伺服机构及电静压伺服机构共三种方案进行了比较分析。提出驱传控全封装一体化双余度电... 为满足伺服机构高可靠性、高效率、使用维护更方便等需求,从设计、模型和实测性能数据方面,对用于同一个运载火箭模块的传统电液伺服机构和新兴机电伺服机构及电静压伺服机构共三种方案进行了比较分析。提出驱传控全封装一体化双余度电静压伺服机构设计新方案。通过深度一体化集成设计实现了轻质小型化,一个系统含四台伺服机构,总质量比电液伺服系统降低了37%;三种伺服机构动态能力相当,一阶相频宽均超过30 rad/s;两种电驱动伺服机构的综合能量利用效率比电液伺服机构高出一个数量级。设计1200 s的地面测试工况开展试验,试验结果表明:电液伺服机构的实测综合能量利用效率最低,不足1%,且液压泵处的温升超过100℃,发热严重;而机电伺服机构和电静压伺服机构的效率可达20%,且液压泵和电机处的温升只有5℃,发热很小。研究表明,电静压伺服机构兼顾传统电液方案重载、高可靠性和机电方案高效率、使用维护方便的优点,可以方便实现冗余设计,解决了传统泵控系统的动态低、比功率不高等问题,且消除了油液外渗漏,为运载火箭提供了一种高可靠、高安全的电驱动推力矢量控制方案,并实现了该类产品在运载火箭上的首飞首用。 展开更多

关键词 火箭 推力矢量控制 伺服机构 伺服作动器 机电作动器 电液作动器 电静压 电静液

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直驱式电液伺服主动质量驱动系统 被引量：3

18

作者 刘军龙 姜继海 +3 位作者 卢天日 刘庆和 张春巍 许宏光 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期51-55,共5页

针对传统液压驱动主动质量驱动系统(AMD)装置复杂、体积大、能源利用效率低等缺点,提出了采用直驱容控电液伺服作动器(DAMD)驱动的AMD控制系统.分别建立了直驱容控电液驱动系统的电动机控制、液压动力机构和液压执行机构等子系统的数学... 针对传统液压驱动主动质量驱动系统(AMD)装置复杂、体积大、能源利用效率低等缺点,提出了采用直驱容控电液伺服作动器(DAMD)驱动的AMD控制系统.分别建立了直驱容控电液驱动系统的电动机控制、液压动力机构和液压执行机构等子系统的数学模型,进一步建立直驱容控电液伺服作动器的数学模型;以某实际工程的试验样机为标准,进行参数优化及匹配计算,设计并加工了DAMD控制系统;对DAMD控制系统进行了性能试验.试验结果表明,直驱式系统本身动态特性较低,其根本原因是泵控动力机构的动态特性不高.DAMD控制系统在一定范围内可以代替传统的液压驱动AMD控制系统,实现对高耸、大跨等长周期结构振动的主动控制. 展开更多

关键词 主动质量驱动系统 直驱容控电液伺服作动器 数值仿真 性能试验

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飞行器舵回路仿真研究及试验分析 被引量：1

19

作者 王纪森 钟丹华 《机床与液压》 北大核心 2006年第9期134-136,共3页

对某飞行器的舵回路建立了零位附近的小扰动线性化模型以及非线性模型。通过数字仿真,研究舵回路的临界稳定特性、开环频率特性、闭环响应、闭环扫频特性,以及非线性、离散化等因素对控制系统性能的影响。通过设计合适的校正环节,使得... 对某飞行器的舵回路建立了零位附近的小扰动线性化模型以及非线性模型。通过数字仿真,研究舵回路的临界稳定特性、开环频率特性、闭环响应、闭环扫频特性,以及非线性、离散化等因素对控制系统性能的影响。通过设计合适的校正环节,使得舵回路的稳定性及时域响应满足技术性能的要求,为实际系统的研制及调试打下基础。 展开更多

关键词 舵回路 电液伺服作动器 非线性 仿真

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喷管全轴摆动时牵连运动和摆角不对称分析计算 被引量：2

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作者 仲瑞昌 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 1996年第3期1-6,共6页

研究并用实例计算了全轴摆动喷管在非理想状态下摆动时作动器牵连影响和正负摆角不对称性对摆角控制的影响。为满足总体对喷管的要求，在喷管设计和两路作动器安排时，必须考虑这些影响，把它们限制在一定的范围内。

关键词 火箭发动机 喷管 可动喷管 伺服作动器

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