双余度机电静压伺服机构的故障隔离与重构技术研究

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1、第21卷第3期2015年5月载人航天MannedSpaceflightV01．2lNO．3May2015工程技术·双余度机电静压伺服机构的故障隔离与重构技术研究赵春，赵守军，何俊，陈鹏，曲颖(北京精密机电控制设备研究所，北京100076)摘要：针对高可靠应用需求，介绍一型双余度机电静压伺服机构试验样机，采用一台非对称式液压作动器及与其集成于一体的两套伺服电机泵驱动组件。重点分析了余度机电静压伺服机构故障隔离和重构技术方案．采用含M型工位的两位四通电磁换向阀实现故障通道的隔离与卸荷，提出故障工况下将剩余正常通道的位置误差比例增益加倍的控制律重构方法。理

2、论分析和故障模拟试验数据表明。双余度机电静压伺服机构具备突出的可靠性设计优势和良好的故障容错能力，具有应用于载人航天运载火箭的价值。关键词：机电静压；双余度；故障隔离；重构；运载火箭中图分类号：V448．122文献标识码：A文章编号：1674．5825(2015)03-0205-07StudyonFaultIsolationandReconfigurationforDualRedundancyElectro·HydrostaticActuatorsZHA0Chun，ZHAOShoujun，HEJun，CHENPeng，QUYing(BeijingIn

3、stituteofPrecisionMechatronicsandControls，Beijing100076，China)Abstract：Forhighlyreliableapplications，adualredundancyelectro—hydrostaticactuator(EHA)wasintroduced，whereanon—symmetricalhydraulicactuatorandtwosetsofservomotordrivenpumpwereintegratedintoamonolithicstructure．Atechni

4、calapproachtoisolatefaultsandreconfiguratethesystemwasintroducedandanalyzed．Two—position—four—waydirectionalsolenoidvalveshavingMtypepositionswereusedtoisolatethefaultchannelandtounloadthecorrespondingpump．Acon-trollawwasreconstructedthatthepositionerrorgainintheremainingnormal

5、channelwasdoubled．Theoreticalanalysisandexperimentalsimulationswereconducted．ItshowsthatredundantElectro—HydrostaticActuatorshavetheoutstandingadvantageforhighlyreliabledesignsandgoodfaulttoler—antperformance，valuabletobeappliedtomannedspacelaunchvehicles．Keywords：electro—hydro

6、staticactuator；dual—redundant；faultisolation；reconfiguration；launchvehicle1引言机电静压伺服机构(Electro—HydrostaticActu．ator。EHA，也称电静液伺服作动器)通过伺服电机驱动双向定量泵实现液压作动器两腔流量的精确快速调节，最终通过负反馈闭环控制实现作动器活塞位置的精确快速控制。相比传统的阀控电液伺服机构(Electro—HydraulicActuator，EH)，消除了伺服阀前置级喷嘴抗污染能力差、易于堵塞的致命故障模式：相比滚珠丝杠类机电伺服机构(

7、Electro—MechanicalActuator，EMA)，消除了机械传动机构的卡死故障模式，保留了电力驱动的使用维护方便性和高效率，同时继承了液压作动器的强大输出力能力_圳。j者原理对比如图1。因此，机电静压伺服机构以其较高的固有可靠性、良好的使用维护性和易实现大功率等特点，收稿日期：2015-03—17：修回日期：2015-04．14作者简介：赵春(1988一)，男，硕斗=研究生，研究方向为运载火箭推力矢量伺服控制技术。E-mail：zhaoc1988@163．COlll载人航天第2l卷fb)FL}乜f司j强HI构1．f1‘}录理小意}纠es

8、chematicdiagramofaneleclro。mechanicaIactua图1三种伺服机构工作原理