电液复合调节作动器的建模与AMESim仿真

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1、万方数据万方数据万方数据航空学报第28卷补油泵压力的2倍，如图3所示。图中：声。和p。分别为作动筒两腔压力；夕。为高压补油泵出口压力；A。和A。分别对应户，和p：的作用圆域面积；A。为阀芯最大圆面积。图2EHCA液压系统原理图Fig．2HydraulicsystemschematicdiagramofEHCA图3总压力径制网结构图Fig．3Structureoftotalpressurecontrolvaive通过实现户，A-+p2A2一户。A，，A，+A。=A，，且A，一Az一1／2A，，则有户，+pz一2籼。总压力控

2、制阀的阀芯运动力平衡方程为舭，+础。=优，警+B，鲁+趾，+舭，(1)式巾：F。。一夕。A，为弹簧预紧力，即总压力控制阀的压力设定值；m，为阀芯质量；B，为阀芯运动阻尼系数；K，为调压弹簧刚度。对式(1)进行拉氏变换后可得pl(s)A1+乡2(s)A2一乡。(s)A，一m。，z，(s)+B。观，(5)+K。z。(s)一K，f≤+堡+1)z，(。)(2)式中：m。一~／K。／m。为总压力控制阀的固有频率；￡一(B，／2)·~／K，m，为阀芯阻尼系数。则总压力控制阀的模型为Wl(5)工，(s)夕1(s)A1+夕2(s)A2一

3、夕。(s)A，—』}(3)(差+警+-)“72．2柱塞泵变量机构高压柱塞泵的变量机构由直接驱动阀和变量油缸组成。由直接驱动阀和变量油缸的流量方程可得孙(s)：堕粤上掣(4)K“(H盏s)式中：A+。为变量缸活塞端面积；‰为变量缸活塞位移；Vte为压力为p。e的变量缸的容腔；C。为变量缸的活塞泄漏系数；K。为油液体积弹性系数；K。。一K。十Ct为斜盘组件的压力流量系数。若忽略运动黏性阻力和弹簧力，则变量泵斜盘的力平衡方程为Abplbr—J。b粤(5)式中：y—z小／r为斜盘转角；r为变量缸活塞轴线与斜盘转轴之间的距离；J。

4、。一m。。r2为斜盘组件的转动惯量；m。。为斜盘组件质量。所以将式(5)进行拉氏变换后为Atb声lb(s)一m。b，ztb(s)(6)将其带入式(4)后整理可得变量泵斜盘组件运动的传递函数为眠㈤一豢一荐鬻矗㈣2．3变量泵-作动简对一般泵控缸容积式系统来说，由于其低压侧压力是恒定不变的补油压力，只有高压侧压力才会随着负载压力的要求而变化，也就是说系统只有一个控制腔，凶此从泵的出油口进入作动筒进油腔的流量就是系统的负载流量，如文献[4]中讨论的EHA，其中泵控缸部分的模型值得商榷。由于EHCA是带有总压力控制阀的容积式系统，

5、作动筒两腔的压力都可控，因此变量泵的出口流量和回油流量分别为Qh—Dp砩一C，p(夕b—p。)一C。p夕b(8)Q。=D。砩一C．。(夕b—p。)+C。。夕。(9)式中：D。一K。yp为泵的排量；K，为泵的排量系数；y，为斜盘倾角；琊为泵的转速；D。咒，为泵的输出流量；户e和户。分别为泵的出口和回油压力；C。。和C。。分别为泵的内、外泄漏系数。动态时及考虑到泄漏时，Q，≠Q：，故负载流量为Q一半一D。规，一ci。(p。一声。)一万方数据万方数据航空学报第28卷[等+(杀矢+击+去)s]FLc23，若‰一潞慨，一层慨：一厝

6、删为液压固有频率、固定结构固有频率和连接结构固有频率，则结构谐振频率叫。为式中：1／K：一1／K。。+1／K扪K。为结构刚度。所以综合谐振频率∞K为一叫h叫z一㈨一Z；再i一√叫h1_叫z(24)(25)在惯性较小、结构刚度较大的伺服系统中，通常叫。》叫。，此时液压固有频率叫。将对系统频率特性起主要作用。而像飞机电液一体化舵机这样的大惯量系统，传动机构柔性很大，甚至叫。《∞。，以致综合谐振频率近似等于结构谐振频率，即结构谐振频率成为限制整个液压系统的主要因素。下面将在以上建立的简单EHCA仿真模型上，加入舵面结构刚度的影

7、响，在AMESim中验证以上理论结论。3EHCA系统仿真仿真时，首先建立EHCA的简化线性模型，初步设计控制器的参数，基本达到要求的性能指标。在测试好的线性模型的基础上，考虑上文中讨论的泄漏、摩擦和负载结构刚度等因素，建立较完整的EHCA非线性仿真模型，如图4所示。仿真系统在o．1s时施加以幅值为1的阶跃信号，并在3s时加入持续O．5s的10000N的外负载力。二·一一一·一-一·一·一·一·——{D一·一·一·一·一·一·一·一·一-一-一-一-一一·一-一-一-一-一-一·一·一-一-一·一-一-一一-一·一·一-一

8、-一-一-一·一·一一-一·一·一·一·一-一-一-一-一·一一图4EHCA的模型仿真图Fig．4ModelsimulationdiagramofEHCA图5表明总压力控制阀实现了控制作动筒两腔压力为补油泵压力2倍(360bar，1bar一100kPa)的目的。从图6的仿真结果可以看出，结构刚度等非线性因素对EHCA