[發(fā)明專利]一種基于電液數(shù)字閥的飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110013367.7
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112598959A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉琳;韓秋旻
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民航大學(xué)
• 主分類號: G09B9/08
• 分類號: G09B9/08;G09B9/12
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

一種基于電液數(shù)字閥的飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器。其包括控制器、電液數(shù)字閥、液壓缸、力傳感器、橡膠金屬緩沖彈簧和位置傳感器；本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字信號控制：采用電液數(shù)字控制方式，設(shè)置電液數(shù)字閥為負(fù)載模擬器的控制元件，從原理上消除了數(shù)模轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)；不產(chǎn)生滯環(huán)、零偏和量化誤差：利用永磁同步電機(jī)作為電液數(shù)字閥中驅(qū)動器的核心元件，將電信號轉(zhuǎn)化為電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度輸出，使液壓閥可以接收連續(xù)輸入信號，即消除了傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)由于開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的誤差；加載精度和跟蹤性能好：由于作為控制元件的電液數(shù)字閥對執(zhí)行元件的精確控制，可提高飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器的控制性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于電液數(shù)字閥的飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器。

背景技術(shù)

飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器既是實(shí)驗(yàn)室舵機(jī)試驗(yàn)的專用設(shè)備，又是新一代飛行控制地面仿真系統(tǒng)的重要組成部分。隨著我國民用航空的不斷發(fā)展，針對飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器的工作性能提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)及要求。

傳統(tǒng)的飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器主要由電液伺服閥、液壓缸、傳感器、緩沖彈簧及舵機(jī)組成，因此提高控制性能的關(guān)鍵在于提高作為控制元件的電液控制閥的性能。目前，應(yīng)用于飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器中的控制閥多為伺服閥、比例閥等，一方面只能接受模擬信號控制，在信號接收與傳遞過程中的多次數(shù)/模轉(zhuǎn)換會導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生誤差并不斷放大。另一方面，機(jī)電系統(tǒng)中均存在滯環(huán)、零偏現(xiàn)象，導(dǎo)致閥芯與控制信號之間存在嚴(yán)重非線性。已有的高速開關(guān)閥和2D數(shù)字伺服閥等雖然采用了閥芯直接驅(qū)動技術(shù)，但是閥芯接收到驅(qū)動器的脈沖信號后會進(jìn)行開、關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，而且輸入為離散信號還會導(dǎo)致一定的量化誤差，從而降低控制閥的控制精度，進(jìn)而嚴(yán)重影響飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器的控制性能和跟蹤精度。

因此，設(shè)計(jì)控制精度高的電液數(shù)字閥，并將其應(yīng)用在飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器中是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種基于電液數(shù)字閥的飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于電液數(shù)字閥的飛機(jī)舵機(jī)負(fù)載模擬器包括：控制器、電液數(shù)字閥、液壓缸、力傳感器、橡膠金屬緩沖彈簧和位置傳感器；其中，所述的電液數(shù)字閥與液壓缸上缸體的腔體相連通；液壓缸上活塞桿的外端與橡膠金屬緩沖彈簧的一端相連，橡膠金屬緩沖彈簧的另一端通過連接桿與飛機(jī)舵機(jī)相接；力傳感器安裝在液壓缸的活塞桿上；位置傳感器連接在飛機(jī)舵機(jī)上；控制器分別與電液數(shù)字閥、力傳感器和位置傳感器電連接。

所述的控制器采用IEI WS-855GS型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。

所述的電液數(shù)字閥包括驅(qū)動器與液壓閥，其中驅(qū)動器包括永磁同步電機(jī)和滾珠絲杠；永磁同步電機(jī)與控制器電連接，輸出端與滾珠絲杠的一端相連；液壓閥包括閥芯和閥體；閥體設(shè)置在滾珠絲杠的另一端外側(cè)且與液壓缸上的缸體并排設(shè)置，圓周面一側(cè)中部間隔設(shè)有第一控制口和第二控制口，并且第一控制口和第二控制口分別與液壓缸上缸體的左腔和右腔相連通，另一側(cè)中間部位設(shè)有進(jìn)油口，進(jìn)油口兩側(cè)部位設(shè)有第一回流口和第二回流口，并且進(jìn)油口、第一回流口和第二回流口均通過液壓油管路與油箱相連接；閥芯設(shè)置在閥體的腔體中，一端與滾珠絲杠的另一端相連接，中部圓周面上間隔設(shè)有第一臺肩和第二臺肩。

所述的第一臺肩和第二臺肩的外側(cè)面間的距離大于第一控制口和第二控制口間的最大距離，同時(shí)第一臺肩和第二臺肩的內(nèi)側(cè)面間的距離小于第一控制口和第二控制口間的最小距離。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)可實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字信號控制：采用電液數(shù)字控制方式，設(shè)置電液數(shù)字閥為負(fù)載模擬器的控制元件，從原理上消除了數(shù)模轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)；

(2)不產(chǎn)生滯環(huán)、零偏和量化誤差：利用永磁同步電機(jī)作為電液數(shù)字閥中驅(qū)動器的核心元件，將電信號轉(zhuǎn)化為電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度輸出，使液壓閥可以接收連續(xù)輸入信號，即消除了傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)由于開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的誤差；