摘要：多电／全电飞机的关键技术之一就是飞控

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1、摘要：多电／全电飞机的关键技术之一就是飞控　　摘要：多电／全电飞机的关键技术之一就是飞控系统中的机电作动系统设计。在Ghosh和Bhadra所建立的电机键合图模型基础上，根据机电作动系统的原理和结构，应用功率键合图理论对机电作动系统各部件进行了研究，在此基础上建立起了机电作动系统的统一扩展键合图模型，并利用现有键合图软件对系统进行了仿真和分析。仿真结果符合预期的设计要求，为机电作动系统的优化设计提供了依据。　　关键词：功率键合图；电机；机电作动系统；建模与仿真　　　　随着现代科学技术的发展，稀土材料在电机上的应用越来越广泛，电机的设计、制造及控制等方面也都取得

2、了重大的突破，在飞机控制系统中用电机作驱动的各种新型作动器开始被应用J。如美国研制出的ABM-0701舵机，就是由一台直流无刷电机驱动滚珠螺杆组成，该舵机不仅用于地空导弹飞控系统，而且还用于控制拖靶的前翼。机电作动系统(EMA，electromechanicalactuator)的研究是从20世纪60年代末美国空军提出的电力作动器计划(electricallypoA的动态特性。键合图又称为功率键合图，或者称键图，它是方块图的一种自然发展，它是在20世纪50年代后期由美国麻省理工学院的H．Paynter教授提出的，D．C．Karnopp和R．C．Rosenber

3、g两位教授又进一步加以研究和发展，使之用于研究各种工程系统的动态特性，到20世纪70年代中期才逐步趋于完善卜。　　目前，研究和分析电机动态特性的方法很多，而用键图理论研究和分析电机动态特性始于1980年0163，由Sahm和Karnopp、Boehringer等人根据旋转电机的双反应理论建立起了同步电机在aqO坐标系中的键合图模型，在1993年Ghosh和Bhadra等人对Sahm建立的同步电机键合图模型进行了完善，利用该模型建立起了关于电流源型变频调速系统(CSI-IM)的键合图模型，并进行了仿真分析和研究。　　齿轮减速装置又称减速器，由封闭在箱体里的齿轮传

4、动系所组成，是在原动机和工作机之间传递转矩和转速的机械装置，它通过不同的级数及不同的齿数比来实现不同的传动比，达到降低转速和增大扭矩的目的。减速器的核心部件是齿轮，而齿轮传动是依靠主动轮的轮齿逐齿推动从动轮的轮齿进行工作的，从而传递空问两轴之间的运动和力。根据齿廓啮合基本定律，相互啮合传动的一对齿轮，其传动比，、，为式中，r．和分别为齿轮1的节圆半径和角速度；／'2和分别为齿轮2的节圆半径和角速度。　　由此可见，齿轮减速装置的运动方程与键图理论中的TF变换器的方程完全一致，可用键图理论中的TF变换器来表示，变换器的变换系数A为齿轮减速装置的减速比，即A=N。　

5、　滚珠丝杠副也是用来传递空间两轴之间的运动和力的装置，它通过丝杆和螺旋副，将旋转运动变换为直线运动。两轴之间的几何关系为式中，，J为轴向移动距离，为轴转动角度；Z为螺纹的线数；t为螺距。　　机电作动系统中，轴承等各种摩擦损耗均用阻性元件R来表示。电枢电感和转动惯量用惯性元件，来表示。EMA所带的负载，若是纯惯性负载，则用惯性元件，来表示。如果有弹性负载，则可用容性元件C来表示。　　　　3系统统一扩展键合图模型（转载自z=220V，频率厂=50Hz，相位差0：120。；电机极对数P。=2；定子线圈电阻R=2．68Q；转子线圈电阻尺，=2．85Q；定子线圈自感L=

6、0．265H；转子线圈自感L，=0．269H；定、转子等效绕组问的互感L=0．253H；转子惯量J=0．02kg·m；机械旋转阻力系数R8：0．15N·s／m；齿轮减速装置传动比为12．5：1，滚珠丝杠副的传动比为5mm／r，采用变步长的四阶龙格一库塔法进行仿真。仿真结果如图和图所示。您可以访问中国评价网（.NsEac.）查看更多相关的文章。　　从仿真曲线可以看出，系统响应比较快。系统启动后大约在0．3S的时间达到稳定状态，负载的移动速度为32．8mm／s，电枢电流为2．69A，符合预期的设计要求。但在系统的启动过程中，电枢电流瞬时峰值很大，达到25A，这是由

7、于电机在启动时，其内阻很小，因此要求电机控制器必须有限流保护措施以及电枢具有较强的短时过载能力。在电机启动后，电机转速增加，输出力是振荡衰减的。当系统达到稳定状态时，电机转速增大并达到稳定，输出力下降并达到稳定，电枢电流下降至稳定电流，此时电枢中所流过的电流只是克服系统中的各种摩擦而维持系统平衡时所需的电流，其电流值符合预期的设计要求。　　　　5结束语　　　　机电作动系统是飞机电传操纵系统的执行机构，是飞行控制系统中的重要组成部分，是多电／全电飞机的关键技术之一。根据机电作动系统的原理和结构，应用功率键合图理论对机电作动系统中的各部件，如电机、联轴器、齿轮减速

8、装置和滚珠丝杠副等进行了分析和建模。特