飞机液压系统流量压力负载模拟.pdf

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSinicaJuIy252011V乩32No．71357—1370ISSN1000—6893CN11—1929／VhttD：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn文章编号：1000一6893(2011)07—1357—14飞机液压系统流量压力负载模拟江辉军1’*，安玉娇2，袁朝辉31．中航工业第一飞机设计研究院飞控液压所，陕西西安7100892．中国飞行试验研究院飞机所，陕西西安7100893．西北工业大学自动化学院，陕西西安710072摘

2、要：流量压力负载模拟是模拟飞机各个液压功能子系统工作时所需要流量和压力的半物理仿真。阐述了飞机流量压力负载模拟的工作原理和控制难点，推导了流量压力控制阀的数学模型以及试验系统的数学模型，并做了合理的线性化，采用智能模糊PI控制算法设计控制器，在MATLAB中对算法进行了仿真，并应用在实际工程中。仿真和试验结果表明，该控制算法有效，流量压力负载模拟系统满足飞机液压能源系统对飞机各个液压用户流量压力负载模拟的要求。关键词：液压能源；流量；压力；模拟；模糊算法}飞机；泵中图分类号：V216．8文献标识码：A设计飞机液压能源系统初期方案时，

3、需要对液压能源系统做原理验证试验，可靠性试验及系统的稳定性、匹配性、相容性等试验[1。2]。之前这些试验多数是通过设计地面液压子系统来验证液压能源系统，但设计这样的液压子系统(比如飞机刹车控制系统、起落架控制系统、飞机舵面操纵子系统)将会花费大量时间、人力和财力。随着液压技术和计算机控制技术的发展，设计或选用结构合适的节流阀和优化控制算法，可以巧妙设计飞机流量压力模拟装置，它能模拟飞机液压功能子系统所需的流量压力曲线。相对于地面半物理仿真的液压功能子系统，它具有体积小、模拟流量压力曲线能力强、设计耗费低等优点。它的设计是飞机液压能源

4、系统原理验证和方案优化试验仿真思路的创新。从检索文献来看，国内外对飞机液压流量压力模拟子系统的设计资料少之又少，多数采用液压功能子系统来满足设计要求。西安某研究院的科研人员对飞机流量压力模拟子系统进行了相关探索，设计的模拟系统的模拟范围较窄，模拟的最小流量为6L／min，动态性能较差，带宽接近1Hz，不能满足飞行控制系统以及某些小流量负载的模拟要求。飞机流量压力模拟系统是复杂的电液伺服系统，非线性主要体现在电液伺服阀的节流特性方面，系统不确定性主要体现在部分系统参数不易确定或随工作条件变化而变化方面[3巧]。航空液压泵的调压机构存在

5、非线性，插装式比例节流阀的先导级和主阀芯级存在非线性；而且试验系统的液压元件随着油液温度的变化和受外部干扰因素的影响，其特性参数或结构会发生改变。系统本身存在非线性和时变性[6棚]。非线性系统的常收稿日期：2们0．”．01；退修日期：2010．12-02；录用日期：20”．01-23；网络出版时间：2011-02-1209：57：35网络出版地址：www．cnkj怕t／kcms／detail／11．1929．V．20”0212．0957．000．htmID创：CNKI：11-1929／V．20”0212．0957．000基金项目：国

6、家级项目*通讯作者．Tel．：029—86832711E帅¨：eIeven0215@163．oom萼

7、焉格武t江辉军。安玉矫。袁朝辉．飞机液压系统流t压力负载模拟[JI．航空学报．2011-32(7)：1357·1370．JIangHu．j∞．An、rn—iI∞．Y∞nzhohu

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11、csystem【J]．AclaAer∞钏tI∞etAsH∞autlcasinlca．2011。32(7)t1357-1370．学报JuIy252们1VoI．32No．7总不能使这种系统

12、获得满意的控制效果。模糊(Fuzzy)控制具有响应快、抑制扰动能力强的优点，但存在静态性能不够、需要丰富的实际经验的缺点n弘15]。本文结合它们的优点，考虑到它们在工程中易实现的特点，设计模糊PID并应用于实际非线性时变系统中，用来获得满意的快速稳定跟踪。飞机流量压力模拟子系统的设计及其在飞机液压能源系统的试验应用的思想创新，整个系统的数学建模推导新颖，算法在航空液压伺服控制方面得到应用。本文所做工作对液压能源系统的设计与试验具有重要的参考和工程价值。1系统工作原理飞机流量压力模拟系统的工作原理如图1所示，此系统具有手动调节和自动控

13、制两个模式。采用自动控制模式时，手动节流阀关闭，通过控制节流阀的开口大小来实现流量压力的模拟，流量和压力分别由流量计和压力传感器获得，反馈到控制计算机进行闭环控制。采用手动模式时，电磁阀或节流阀完全关闭，通过旋转手动节流阀的手柄调节过