双余度机电作动系统动态力均衡控制方法 被引量：2

1

作者 孙晓哲 吴江 +1 位作者 石林轩 杨建忠 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1208-1218,共11页

飞机多电/全电化技术的发展使得余度机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中,但其在主动/主动工作模式下由于作动器输出不同步而造成的力纷争问题仍需解决。针对该问题,建立了系统完整的线性数学模型,分析了动态力纷争的来源和机理,... 飞机多电/全电化技术的发展使得余度机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中,但其在主动/主动工作模式下由于作动器输出不同步而造成的力纷争问题仍需解决。针对该问题,建立了系统完整的线性数学模型,分析了动态力纷争的来源和机理,研究并提出了基于速度和加速度前馈补偿控制、基于力差值反馈的PID控制联合作用的动态力均衡控制方法,并对其均衡能力及鲁棒性进行验证,结论得出所提方法不仅可以有效地减弱摩擦、间隙和指令延迟这3个因素造成的动态力纷争,还对系统中各种参数的扰动有一定的鲁棒性。 展开更多

关键词 机电作动系统 动态力纷争 前馈补偿控制 力差值反馈 动态力均衡控制

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复合式余度机电作动系统容错控制与性能分析 被引量：13

2

作者 周元钧 赵运坤 葛云海 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期285-289,共5页

研究了一种应用于未来多电飞机的复合式余度机电作动系统,它由2台双绕组无刷直流电动机组成,形成4个电气控制通道和2个电动机控制通道的余度结构,具有"单故障工作、双故障安全"的容错能力.分析了容错工作状态下电动机和逆变... 研究了一种应用于未来多电飞机的复合式余度机电作动系统,它由2台双绕组无刷直流电动机组成,形成4个电气控制通道和2个电动机控制通道的余度结构,具有"单故障工作、双故障安全"的容错能力.分析了容错工作状态下电动机和逆变器的损耗、减速器的力矩纷争等性能,提出了在"单故障工作"时应采用电动机功率损耗均衡控制方法以获得最佳的综合性能,同时分析了"双故障安全"时系统的输出能力,并通过仿真分析和比较了各种状态下系统的跟踪性能,最后给出一组容错运行状态下电动机的温升试验数据. 展开更多

关键词 无刷直流电动机 机电作动系统 容错控制 余度

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基于EMD方法的机电作动系统故障特征提取 被引量：3

3

作者 谢文俊 齐蓉 肖蕾 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第3期247-249,264,共4页

提出基于经验模式分解(EMD)分析的特征提取方法,该方法自适应地将故障信号分解为不同频段上的基本模式分量(IMF)之和,由于只有少数IMF对故障敏感,从而可以有效提取故障特征。实验结果表明该方法可有效提取电机早期隐性故障特征,为飞机... 提出基于经验模式分解(EMD)分析的特征提取方法,该方法自适应地将故障信号分解为不同频段上的基本模式分量(IMF)之和,由于只有少数IMF对故障敏感,从而可以有效提取故障特征。实验结果表明该方法可有效提取电机早期隐性故障特征,为飞机机电作动系统的故障预测和健康评估提供必要的前期准备。 展开更多

关键词 机电作动系统 故障诊断 预测与健康管理 经验模式分解

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基于GA-BP的机电作动系统传感器故障诊断研究 被引量：5

4

作者 白玉轩 杨建忠 +2 位作者 孙晓哲 戴闰志 黄铭媛 《机床与液压》 北大核心 2021年第15期188-194,共7页

机电作动器已经用于民航客机飞控舵面的控制,机电作动系统中传感器输出的正确性对系统正常工作影响较大,因此对传感器进行快速有效的故障检测非常必要。分析机电作动系统的传感器故障模式,针对当前故障检测在处理液态与非液态故障时所... 机电作动器已经用于民航客机飞控舵面的控制,机电作动系统中传感器输出的正确性对系统正常工作影响较大,因此对传感器进行快速有效的故障检测非常必要。分析机电作动系统的传感器故障模式,针对当前故障检测在处理液态与非液态故障时所需信息多、检测时间长等问题,设计二级GA-BP神经网络对传感器故障模式进行诊断,对比分析了不同训练方式的神经网络方法,确定使用莱温伯格-马夸特学习方法的神经网络的故障诊断分类结果更加准确,并通过遗传算法对神经网络进行了优化。最后通过机电作动系统仿真实验平台验证该方法的有效性。创新之处在于采用了二级网络架构,快速检测液态故障与非液态故障,有效减少了网络故障检测的所需信息量和故障检测时间。 展开更多

关键词 机电作动系统 传感器 神经网络 故障诊断

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机电作动系统非指令振荡信号的故障影响分析 被引量：3

5

作者 孙晓哲 杨珍书 +1 位作者 杨建忠 王立宝 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1419-1429,共11页

多电/全电飞机的发展使得机电作动系统(EMA)逐渐应用于飞机舵面的作动,其故障模式和故障影响问题是适航审查的重点。为解决机电作动系统中非指令振荡信号导致的故障模式及故障影响不明确的问题,分析了振荡信号的产生机理、产生位置及表... 多电/全电飞机的发展使得机电作动系统(EMA)逐渐应用于飞机舵面的作动,其故障模式和故障影响问题是适航审查的重点。为解决机电作动系统中非指令振荡信号导致的故障模式及故障影响不明确的问题,分析了振荡信号的产生机理、产生位置及表现形式,对变频率、变幅值的振荡信号在机电作动系统中的故障传播和影响展开研究。结果表明:系统架构会改变振荡信号波形,传感器输出振荡信号对系统的故障影响最大,系统舵偏角输出与振荡信号同频率变化,且频率在0.2~3 Hz、8~10 Hz的振荡信号会引发电磁转矩与舵偏角不可接受的振荡,振荡信号幅值影响系统跟踪指令的速度。 展开更多

关键词 机电作动系统(EMA) 非指令振荡 故障模式 故障影响 功率电传

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自适应阈值在机电作动系统故障检测中的应用 被引量：4

6

作者 杨建忠 贾海文 孙晓哲 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第12期161-166,共6页

机电作动系统属于非线性、多变量、强耦合的系统,建模误差与干扰是不可避免存在的。因此提出了一种将未知输入观测器与自适应阈值相结合的故障检测方案。通过未知输入观测器使干扰从残差中完全解耦,降低外界对残差的影响,提高故障检测... 机电作动系统属于非线性、多变量、强耦合的系统,建模误差与干扰是不可避免存在的。因此提出了一种将未知输入观测器与自适应阈值相结合的故障检测方案。通过未知输入观测器使干扰从残差中完全解耦,降低外界对残差的影响,提高故障检测鲁棒性;同时考虑了固定阈值带来的高误报警率或漏检率,提出了用自适应阈值代替固定阈值,来对残差进行评价,在降低误报警率的同时,提高了故障检测率。最后基于机电作动系统三闭环Simulink模型,验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 机电作动系统 未知输入观测器 自适应阈值 故障检测

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基于动态神经网络的机电作动系统传感器信号恢复研究 被引量：4

7

作者 孙晓哲 白玉轩 杨建忠 《机床与液压》 北大核心 2022年第1期13-18,共6页

机电作动器逐步应用于新型多电飞机中,其中的传感器故障对于机电作动系统的正常工作具有较大影响。针对余度传感器故障无法判定正确的传感器信号以及丧失全部传感器数据情况下信号重构的问题,采用处理时序信号有优势的神经网络辨识学习... 机电作动器逐步应用于新型多电飞机中,其中的传感器故障对于机电作动系统的正常工作具有较大影响。针对余度传感器故障无法判定正确的传感器信号以及丧失全部传感器数据情况下信号重构的问题,采用处理时序信号有优势的神经网络辨识学习方法对故障传感器的信号进行恢复,由此解决输入信号故障情况下的信号重构问题。对比了两种动态神经网络的差异,即非线性动态神经网络与NARX网络。试验结果表明:NARX网络可有效准确完成信号丧失下的信号恢复,对比网络线性回归、误差自相关与互相关系数可得NARX恢复结果优于非线性动态神经网络。 展开更多

关键词 机电作动系统 传感器 动态神经网络 信号恢复

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双余度机电作动系统静态力均衡技术研究

8

作者 杨建忠 石林轩 孙晓哲 《机床与液压》 北大核心 2022年第22期137-142,共6页

飞机多电/全电化技术的发展使得机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中。通过分析主动/主动式双余度机电作动系统的架构和工作原理,考虑舵面空气负载以及连接刚度建立完整的系统数学模型。通过理论分析研究系统静态力纷争形成的主... 飞机多电/全电化技术的发展使得机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中。通过分析主动/主动式双余度机电作动系统的架构和工作原理,考虑舵面空气负载以及连接刚度建立完整的系统数学模型。通过理论分析研究系统静态力纷争形成的主要因素,进行实例仿真验证并评估这些因素对静态力纷争的影响。在此基础上,提出采用调整位置偏差补偿静态力纷争、积分环节力均衡技术和比例积分环节力均衡技术,结果表明:双余度EMA中产生静态力纷争的主要因素为通道间的静态位置偏差以及连接刚度不一致,并且其影响可以叠加;与传统积分环节的力均衡技术相比,比例积分环节力均衡技术能更精准、快速、稳定地消除静态力纷争。 展开更多

关键词 主动/主动式双余度机电作动系统 静态力纷争 力均衡

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基于改进粒子群优化算法的飞机作动系统功率调度 被引量：3

9

作者 石山 刘德鹏 李成茂 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2024-2030,共7页

针对驱动飞机舵面的机电作动系统在轻载工况下电能浪费量大的问题,提出了多机电作动系统的驱动方案,为保证系统在最优的效率点附近工作,根据电动机效率和负载率之间的非线性关系,建立其功率调度的数学模型。改进了二进制和基本粒子群优... 针对驱动飞机舵面的机电作动系统在轻载工况下电能浪费量大的问题,提出了多机电作动系统的驱动方案,为保证系统在最优的效率点附近工作,根据电动机效率和负载率之间的非线性关系,建立其功率调度的数学模型。改进了二进制和基本粒子群优化算法,并将2种算法互相嵌套,分别对机电作动系统组合方式和负荷分配进行交替迭代来求模型最优解,全局寻优能力强、收敛速度快;把投入工作的机电作动系统最小序号值引入适应度函数,解决了功率平衡约束,简化了运算;针对备用约束,建立系统启停优先顺序,提高了优化能力。仿真实验表明,改进的粒子群优化算法对飞机机电作动系统的功率调度有效,有助于飞机的能量优化。 展开更多

关键词 改进粒子群优化算法 功率调度 多机电作动系统 组合优化 能量优化

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作动系统健康状况对飞行安全影响的评估方法 被引量：3

10

作者 谢文俊 齐蓉 肖蕾 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第15期242-245,共4页

机电作动系统的故障往往导致灾难性的后果。采用自上而下的设计思路,建立了机电作动系统对飞行安全影响的分析方法。综合机电作动系统故障模式及飞控系统故障模型,对机电作动系统进行故障模式及影响分析,用Monte-Carlo法对故障进行随机... 机电作动系统的故障往往导致灾难性的后果。采用自上而下的设计思路,建立了机电作动系统对飞行安全影响的分析方法。综合机电作动系统故障模式及飞控系统故障模型,对机电作动系统进行故障模式及影响分析,用Monte-Carlo法对故障进行随机性仿真,求得机电作动系统的故障概率,应用极值理论计算飞行安全概率。仿真实验说明:该方法可以用做进行安全监控的依据。 展开更多

关键词 机电作动系统 故障概率 MONTE Carlo

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基于观测器摩擦补偿的机电系统高精度控制 被引量：6

11

作者 李曦 胡健 +3 位作者 姚建勇 魏科鹏 王鹏飞 邢浩晨 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1150-1158,共9页

针对机电作动系统在低速阶段摩擦非线性明显且同时存在其他干扰,易导致系统跟踪精度、稳定性下降这一问题,设计基于非线性观测器摩擦补偿的自适应鲁棒控制器.针对摩擦非线性,利用LuGre摩擦模型描述系统的摩擦现象,提出非线性观测器对模... 针对机电作动系统在低速阶段摩擦非线性明显且同时存在其他干扰,易导致系统跟踪精度、稳定性下降这一问题,设计基于非线性观测器摩擦补偿的自适应鲁棒控制器.针对摩擦非线性,利用LuGre摩擦模型描述系统的摩擦现象,提出非线性观测器对模型的内部摩擦状态进行观测.针对系统摩擦系数、转动惯量及其他不确定性参数,设计参数自适应律进行估计.利用前馈补偿的方法,对摩擦非线性和参数不确定性进行补偿,设计鲁棒项克服系统的其他扰动.利用Lyapunov稳定性定理证明了提出的控制器在存在扰动的情况下可以实现系统的有界稳定性.实验结果表明,提出的控制器具有较高的控制精度与较强的鲁棒性,跟踪精度较传统的PID控制器提高了一个数量级. 展开更多

关键词 机电作动系统 LuGre摩擦模型 非线性观测器 自适应鲁棒控制 有界稳定性

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双通道无刷直流电动机容错动态性能分析 被引量：32

12

作者 董慧芬 周元钧 沈颂华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第21期89-94,共6页

研究了一种应用于飞机舵机的双通道无刷直流电动机,该电动机在任意1个通道故障时,可以采用单通道工作的容错运行模式,提高飞机舵机的任务可靠性。讨论了该电动机的电磁时间常数、机电时间常数和频率响应特性,给出了机械特性试验曲线和... 研究了一种应用于飞机舵机的双通道无刷直流电动机,该电动机在任意1个通道故障时,可以采用单通道工作的容错运行模式,提高飞机舵机的任务可靠性。讨论了该电动机的电磁时间常数、机电时间常数和频率响应特性,给出了机械特性试验曲线和频率响应试验结果:分析了容错运行状态下电磁转矩和功率损耗的关系,由于电动机功率损耗的限制,在容错运行状态下电动机输出的电磁转矩降低。飞机舵机为要求快速调节的位置伺服系统,电磁转矩的降低直接影响到电动机的动态性能;仿真分析了功率损耗对系统容错运行动态性能的影响,并给出了试验结果,验证了仿真分析结果是正确的。 展开更多

关键词 机电作动系统 无刷直流电动机 动态性能 功率损耗 容错运行 频率响应 任务可靠性

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飞行控制用无刷直流电动机容错运行方式 被引量：13

13

作者 周元钧 董慧芬 王自强 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期190-194,共5页

双重绕组无刷直流电动机构成的双通道机电作动系统(EMA,Electro-Mechan-ical Actuator),当一个通道故障时可以采用容错运行方式.分析了电动机在双绕组工作与单绕组工作时的机械特性、铜损耗与允许转矩.对样机的机械特性试验曲线分析可知... 双重绕组无刷直流电动机构成的双通道机电作动系统(EMA,Electro-Mechan-ical Actuator),当一个通道故障时可以采用容错运行方式.分析了电动机在双绕组工作与单绕组工作时的机械特性、铜损耗与允许转矩.对样机的机械特性试验曲线分析可知,在相同的电压条件下,两种工作方式的机械特性有相同的理想空载转速,但容错工作时因负载产生的转速降将增大1倍.在功率损耗不变的条件下,容错工作时电动机的允许电流为额定值的1.4倍,允许转矩为额定值的0.7倍,通过样机的温升试验数据充分验证了这一点.探讨了双绕组运行时的电流均衡控制方法以及容错工作采取的措施,并用仿真曲线分析了容错工作方式下的动态性能. 展开更多

关键词 无刷电机 容错 机电作动系统

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