AMESim环境下EHA模型的建立与分析.docx

AMESIm环境下EHA模型的建立与分析作者：北京航空航天大学于黎明王占林裘丽华摘要:适应大运飞机以及多电飞机的发展要求，传统的飞机飞行作动系统要发生大的变革， 由中央液压源提供能盘基本节流控制的液压作动系统将被大功率的电源供能的电力作动系 统取代作为发展的过渡环节，电静液作动器是当前的研究与应用的热点本文详细介绍在 AMESim软件环境下EHA的建模与分析关键词：电静液作动器 AMESim 建模仿真1 引言对大型飞机和全电飞机来说，减轻重量是一个关键的课题由此影响到飞机的飞行作动系统 适应多电或全电飞机的发展而需要发生变革•对法国新型的大型运输机A380来说，是首架 采用电力能源作为飞控作动系统的第一供能源，取消传统的三套液压回路中的一个，采用 2H-2E 即双液压能源和双电力能源的能源分布结构传统的液压作动器由中央的定压液压 源供应能量.以阀控形式调节能量并以能量损失获得高的动态响应，这也是节流控制的特点 以电源供能的作动系统仍然采用液压缸以期获得大的输出力和低速线性运动的能力.而一体 化集成式作动器(IAP)的设计思想是泵与电机的结合.有定速马达驱动与负载匹配的变量泵 形成闭环控制也有电静液作动器(EHA )的以定量泵变速马达组合来实现闭环的位置控制。

美空军提出的电动作动器计划(Electrically Powered Actuation Desig n, EPAD )，首先发展 的是EHA，并完成在C-141, C-130军用运输机的飞行试验，并于1997年开始在F/A-18 SRA 飞机上完成了 23.5小时的飞行试验［1,2］图1示出单作用面EHA系统的典型结构.EHA作动器本体由电动机、液压泵、液压油箱、检测阀、油滤、释放阀、管道和液压作动 器组成见图 3，液压主体并结合补油、过压限制和模式转换.模式选择阀可以使作动器工 作在阻尼模态或是主动模态经过30多年的努力，国内外开发了很多液压系统仿真软件，较为著名的有:法国的AMESim, 美国的EASY5,德国的DSHplus等［3］.目的是在AMESim环境下建立如此ERA的模型与初 步设计图2 EHA能源箱沟UdtXD曲2 初步分析与设计2.1 step 1:基本模型，见图 3 主要考虑机液工作模式，忽略结构柔性，采用理想的电马达和电器部件.2.2 改进模型，见图 4Step 2:液压部件改进模型考虑补油，滋流过压保护Step 3:直流马达与驱动考虑马达的动态特性以及电器部件的性能限制Step 4:考虑机械连接部件与安装部件的结构柔性即作动系统不是理想的刚性连接而是有结构柔度.Oaeic ModelC tof open tap, t 旳 ctevd hopAiZM8i3 EHA的基本慣型附—haJbdwdLL图4帶有电力能源动特性，抻油.过压保护的EHA改进摸型pesto temoTrwhfHton wnpknce5o^ truss jA.“ (

Step 2，引入压差反馈的高通滤波器以增加机液主体的阻尼特性当然同时带来了负载千扰 造成的稳态误差的增加Step 3，引入压差的低通滤波的正反馈，以补偿外干扰造成的稳态跟踪误差见图 6 _3r+tNe^rfive feedback of hflti Meied (Sfrcrenct d premr#图6 EHA的正压差反馈模型I pQiitive Jwdck 出 曲 pan fined prewar dffftftjnce4 实现数字控制 实现由模拟控制到数字控制的转化即通过采样，盘化和充分考虑计算机时耗将原有模型进行 数字化处理，见图 7最后综合以上模型的建立，形成完整的ERA-AMESim仿真模型，见图8SS AJ屜应职0F完*194撲塑5 总结1) EHA作为体积小、频响高、功率密度大，无须完全的液压动力的一体化舵机，将对飞机 作动系统有重大改变，其发展有望取消飞机既有中央电源又有液压源的体系结构即取代分布 式液压系统技术，是为全电飞机配套使用2) AMESim软件下建立EHA的模型清晰，细致•建模与控制设计融为一体•是一种非常方便 实用的机电液一体化工程设计软件.参考文献1 Robert Navarro, Performance of an Electro-Hydrostatic Actuator on the F-18 Systems Research Aircraft[A], NASA/111-97-2062242 Stephen C. Jensen, Flight Test Experience With an Electro Mechanics Actuator on theF-18 systems Research Aircraft [A]， NASA/H-24253 邓习树李自光当前液压系统仿真技术发展现状及趋势机床与液压2003 No. 1致谢:本文基于法国国家科学研究院Toulouse INSA的机械系主任Jean Charles MARE教授于2006年4月在北航为研究生进行AMESim软件培训时的讲座。