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《大连理工大学》 2015年
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电动静液作动器调速系统的设计与优化

张星晴  
【摘要】:作动系统技术是航空技术的重要研究方向,也是飞机控制和驾驶部分的关键技术。随着飞机速度的提高及综合性能的提升,对飞机的作动系统提出了更高的要求。电动静液作动器(EHA)是机电液控一体化紧密结合的复杂系统,以其优良的可靠性、维修性及高效率等突出优点受到越来越多的关注,逐渐成为飞行作动系统研究的重点。目前,国内对飞机电动静液作动器的研究仍处于起步阶段,本文主要针对EHA关键技术调速控制系统进行了基础性研究。具体研究内容和研究成果如下:(1)首先介绍了EHA的基本结构和其采用的高速高压(270V)直流无刷电机的特殊性,选择合适的电机调速方案。全面分析与论述了EHA电机控制调速的实现原理与工作过程,提出了调速系统设计与优化基本步骤。(2)根据EHA的工作原理,建立了电机调速的控制模型与液压泵、作动筒模型,分析了EHA中调速系统的设计要求,明确了优化对象。通过分析系统数学模型,设计了合适的控制器。采用在电流环与转速环中加入可变参数PID控制器来实现电机调速系统的双闭环反馈控制。(3)介绍了PID控制器的设计方法及遗传算法、粒子群算法的基本原理。以电机调速模型中输出转速的ITAE(误差绝对值对时间积分)指标作为主要寻优指标,采用MATLAB工具为平台,分别用改进的遗传算法、粒子群算法对调速系统中PID控制器参数进行整定优化,以不同负载情况下PID调节器参数为样本建立拟合方程实现PID调节器的参数可变,使调速系统在不同负载条件下具备良好的响应及抗扰性能。(4)结合实际情况,采用DSP芯片作为电机调速系统的控制器,对调速系统进行了硬件设计,并论述了基于DSP为硬件平台数字PID调节的实现及PWM信号的产生。本文以电动静液作动器为研究对象,遵循尽可能减小驱动电机转速超调量的优化准则,以缩短输出转速调节时间为主要优化目标,对EHA调速系统进行了设计及优化。经过算法整定寻优,找到多组在不同负载情况下的最佳PID调节器参数,通过建立拟合方程,实现了调速系统PID调节器参数的自适应调节,使EHA系统具有更好的响应性及鲁棒性。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V249;V227

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