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- 航空液压泵检测试验台及其性能优化研究
- 作者： 罗建 来源： 武汉工程大学 年份： 2022 文献类型 ： 学位论文 关键词： 检测试验台 压力稳定性 AMESim仿真 性能改进优化 航空液压泵
- 描述： 航空液压泵检测试验台及其性能优化研究
- 航空液压泵变载荷加速寿命试验台关键技术研究
- 作者： 桑勇 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 同轴传动控制 变量液压马达 直流电动机 能量回收 加速寿命试验 定量 航空液压泵
- 描述： 本论文以航空液压泵变载荷加速寿命试验台的研制为背景，该试验台是用来对多种不同类型型号的航空液压泵进行超速、超压、超温、冲击载荷等加速寿命试验。该试验设备是由国防科工委资助的高新工程学科建设项目，试验设备的研制对于缩短高性能、高压大流量航空液压泵的研发周期提高航空液压泵的可靠性具有极其重要的意义。试验台采用具有双输出轴特殊结构的直流电动机，实现了液压马达、直流电动机和航空液压泵的同轴连接，让液压马达回收的液压能通过机械耦合的方式直接传递给直流电动机，实现回收能量的重新利用。但是同轴连接给控制带来了一些问题，液压马达和直流电动机这两个驱动部件之间的机械连接（刚性、弹性）会产生转速、转矩和转角的耦合现象，机械结构上引入液压马达也会使得液压马达—直流电动机同轴传动转速的鲁棒性降低。针对试验台的研制工作和双驱动部件同轴传动带来的问题，论文作了详细的研究。具体工作如下：首先，提出了试验台的总体设计方案，建立了试验整体仿真模型。把整个系统分为增压子系统、驱动子系统和加载子系统三个部分，详细介绍了试验台结构设计特点和测控组件。在分别建立直流电动机和液压元部件数学模型后建立了航空液压泵变载荷加速寿命试验的整体数学模型，用功率键合图法分析了整个试验系统能量的转换过程，在MATLAB和AMESIM仿真环境中建立了试验的整体仿真模型。接着，分析了变量液压马达—直流电动机同轴传动时的耦合状况，并对传动轴为弹性连接和刚性连接两种情况分别进行耦合分析。在刚性连接和不考虑比例溢流阀压力调节的前提下把系统简化为双输入双输出系统，提出采用智能解耦（神经网络解耦控制方法）的方法解决了变量液压马达调矩子系统与直流电动机调速子系统的耦合问题。随后，在分析弹性连接的过程中又提出了在变量液压马达传递给直流电动机转矩恒定的情况下，采用同步控制实现解耦的方法。分析了转速转角均同步、转角同步转速不同步和转角不同步转速同步这三种特殊情况下的耦合问题。在同步控制策略上提出了采用交叉耦合同步控制、主从同步控制和虚拟轴系同步控制方法，用常规PI控制器和单神经元PID控制器进行同步控制，并作了仿真研究。考虑到加速寿命试验是破坏性试验，变量液压马达在试验中也容易受到损坏，用价位较低的定量液压马达来代替变量液压马达实现能量回收。于是分析了定量液压马达—直流电动机同轴传动时的鲁棒控制问题。提出采用神经网络模型参考自适应控制和滑模变结构控制提高了系统输出转速的快速性和鲁棒性。对定量液压马达—直流电动机同轴传动超速试验进行了分析研究。把同轴传动超速试验看作是一个多输入多输出非线性系统，并对这个多输入多输出非线性系统线性化，考虑到航空液压泵出口管路压力的波动，设计了多输入多输出非线性自适应控制器，并进行仿真分析，仿真结果表明采用多输入多输出非线性自适应控制器后系统对航空液压泵出口管路压力波动具有较强的鲁棒性。最后，在完成航空液压泵变载荷加速寿命试验台设计、加工、安装、调试后做了一系列试验。完成超速、超压、超温和冲击载荷基本加速寿命试验，并在此基础上对能量回收的实际效果进行试验验证，并得出对某型号航空液压泵的加速寿命试验其能量回收的效率肯定大于60%的结论。通过实际试验验证了滑模变结构控制其动态响应和鲁棒性均优于常规PI控制，试验结果与仿真结果相吻合。