机电作动器系统设计及动态特性研究.pdf

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液压气动与密封／2014年第06期doi：lO．39694．issn．1008—0813．2014．06．007机电作动器系统设计及动态特性研究张阳阳，尹成斌，邢继峰(海军工程大学动力工程学院，湖北武汉430033)摘要：针对舰艇上现有的液压作动器系统体积较大，安装、维护比较复杂的问题，设计一套机电作动器系统，以取代液压作动器系统。首先进行机电作动器系统方案的设计，根据所需推力及寿命要求。合理设计电动缸的结构。建立机电作动器的AMESim模型．仿真分析其跟踪性能以及刚度对跟踪性能的影响，并从实验的角度分析研究它的动态特性通过与液压作动器进行对比．发现机电作动器不但结构简单紧凑。体积小，而且动态性能明显优于液压作动器关键词：机电作动器；电动缸；仿真；动态特性中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1008—0813(2014)06—0026—03DesignandDynamicCharacteristicsStudyofElectromechanicalActuatorSystemZHANGYang-yang，YINCheng-bin，XING五_厂eng(CollegeofPowerEngineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Aimattheproblemthatthehydraulicactuatorsystemonthesubmarinenowisbiganddifficulttoinstallandmaintain，designanelectromechanicalactuatorsystemtoreplaceit．Firstdesignthesystemprojectoftheelectromechanicalactuator．Basedontherequirementsofloadandlife，designedthestructureofelectriccylinder．Analysisthetailperformanceandhowcanrigidityafectitthroughsimulation．Then，analyzethedynamiccharacteristicsofitthroughexperiments，andmadecomparisonwithhydraulicactuator．Itcanbefoundthatnotonlytheelectromechanicalactuatorissimplerinstructure，smallerinvolume，butalsoitsdynamiccharacteristicsisbetterthanhydraulicactuator．Keywords：electromeehanicalactuator；electriccylinder；simulation；dynamiccharacteristics0引言1方案设计舵机是舰艇控制系统的重要组成部分．舵机系统根据机电作动器主要功能是提供较大推力并实现的性能对舰艇的操纵性和控制性甚至生命力都有重要位置控制的特点．机电作动器系统方案设计如图1所影响。常用的舵机系统可分为电动舵机．液压舵机和气示，系统由控制器、伺服驱动器、交流伺服电机、减速动舵机。到目前为止，舰艇上绝大多数采用液压舵机系机、电动缸和光栅尺位移传感器组成。统，虽然此类系统可以通过加装蓄能器等手段减小所需电机功率，并能实现快速响应，但系统结构复杂．存在泄漏问题，而且体积较大，系统动态误差较大。机电作动器经过几十年的发展，技术越来越成熟，在控制精度、动态响应速度等方面都达到了较高的水平，更重要的是机电作动器与液压舵机相比．体积较小，这对节省舰艇空间。提高舰艇的作战能力有重要意三相380V两相220V图1系统原理图义；并且系统动态误差小．有利于提高舰艇的操纵性能。此外，机电作动器结构简单、线路铺设容易、维修方交流伺服电机作为机电作动器系统的动力单元．便。因此，研究能够用于替代舰艇液压舵机的机电作动不仅可控性好，而且控制精度高：电动缸作为系统的执器系统意义重大行机构，采用滚珠丝杠副传动，摩擦小、发热少、动态误差小，位置控制精确。机电作动器系统的机械结构主要由交流伺服电收稿日期12013—10—08作者简介：张阳阳(1989一)，男，河南洛阳人，硕士研究生．研究方向为舰机、减速机和电动缸组成，其结构简单、紧凑，整体结构船机电系统自动化与智能控制。如图2所示26 液压气动与密封／2014年第06期doi：l0．3969~．issn。1008-0813．2014．06．008试验设计与加权评分方法在润滑油配方研究中的应用杜雪岭，陈惠卿，水琳(中国石油化工股份有限公司润滑油研发(北京)中心，北京100085)摘要：将试验设计与加权评分方法相结合．探讨在有限试验次数情况下对不同配方体系进行综合评价的新方法．从而得到了最优配方体系。试验设计采用Box—Behnken设计方法，考察的添加剂种类包括抗氧剂、极压抗磨剂、金属钝化剂以及防锈剂。加权评分模型综合考虑重要性权重与信息权重．通过将试验设计与加权评分方法相结合用于添加剂复配研究中．实现了对配方体系氧化安定性以及抗磨性能的综合评价。研究表明，试验设计与加权评分方法相结合的方法可以明显减少试验次数。降低研究成本．同时实现对配方综合性能的评价关键词：试验设计；加权评分：润滑油中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1008—0813(2014)06—0028—05ApplicationofExperimentalDesignandMeritRatinginResearchofOilFormulationDUXue—ling，CHENHui-qing，SHUILin⋯(BeijingR&DCenter，LubricantCompany，SinopecCorp．，Beijing100085，China)Abstract：Thecombinationofexperimentaldesignandmeritratingmethodwasappliedtoresearchoilformulation．ExperimentaldesignwasconductedbyBox—Behnken，andthefactorsincludeantioxidationagent，extreme—pressureandanti—wearagent，metaldeactivatorandanti—rustagent．Theresultsshowedthatthemethodusedinourworkcanrealizemulti—factorsoptimizationbyconductinglesexperiment．Keywords：experimentaldesign；meritrating；lubricant0引言加剂组分，而不同添加剂组分之间往往存在协同、加合以及对抗效应l1】因此，在润滑油配方开发过程中，不同在润滑油配方体系中．一般包含多种基础油和添添加剂组分之间的优化配伍研究至关重要传统的润滑油配方设计方法主要依靠配方设计者的经验．这种收稿日期：2013—10—10作者简介：杜雪岭(1981一)，男，天津人，高级工程师，博士，从事润滑油产做法试验次数较多，而且往往不能全面考察影响因素．品开发与应用研究。导致得到配方不一定是最佳配方由于新的理论和技-+-—+一一+-+-+-+-+-+-+-+·+际位移与给定位移的差值．阀口不断打开．导致后来缸参考文献移动过程中实际位移大于给定位移值闵荣，王永军，王俊彪．电动舵机快速设计技术研究fJJ．航空制造技术，2011，f7)．4结论张佼龙，周军，周风岐．滚珠丝杠舵机应用问题研究『J】．机械与(1)提高丝杠的刚度可以有效提高作动器的跟踪电子，2011，flO)．性能：汪和平．高精度电动舵机技术研究『D1．西安：西北工业大学，(2)机电作动器比液压作动器控制精度更高，用机2003．孙立志．PWM与数字化电动机控制技术应用『M1．北京：中国电作动器代替液压作动器能获得更好的动态性能：电力出版社．2008．(3)机电作动器与液压作动器相比．省去了液压站杨百平，杨金孝，赵强．无人机舵机控制系统的硬件设计与实及液压管路等，不存在泄漏等问题，而且结构简单、紧N[JI．计算机测量与控制．2010。18(5)：34—38．凑，体积更小，安装、维修更加方便，对节省舰艇空间具韦巍，何衍．智能控制基础[M]．北京：清华大学出版社，2008．有重要意义：YANGShu-xing，ZHONGPing．OntheParametricDesignof(4)机电作动器完全采用电力作为能源．对以后舰ElectromechanicalActuators[J]．JournalofBeijingInstituteof艇实现全电力推进有重要意义Technology，1997，6(2)．2R