一种非相似余度电动操舵装置，采用先进的功率电传技术和容积调速原理，通过两套电动机驱动液压泵系统直接驱动双余度串联液压缸。本装置包括一套双余度电动静液伺服机构(2)和一套双余度驱动控制器(7)，其中，双余度电动静液伺服机构(2)由电液泵伺服机构(1)和双变量电机泵源伺服机构(4)组成，双余度驱动控制器(7)由控制单元(8)和驱动单元(9)组成；电液泵伺服机构(1)又包括电液泵(10)及附件，双变量电机泵源伺服机构(4)包括伺服电机(6)、双向变量泵(5)和附件。该装置能代替运载器上原有的伺服阀控舵机实现高可靠性、大功率的电传伺服作动，同时其还具有低能耗、体积小、重量轻、易安装维护的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种舵机操舵装置，尤其是一种双余度电动液压系统操舵装置。
技术介绍
一般控制飞机、舰艇、火箭等运载器运动姿态的舵机普遍采用集中油源和伺服阀控的大功率伺服装置。这种传统机构使得整个运载器布满液压管路，增加了系统重量和体积；同时“跑冒漏油”等问题又使得传统机构的效率低、消耗大；传统系统还具有装置安装维护不方便，生产维护费用高等缺点。目前针对上述缺点所研究的新型电液伺服机构基本都处于理论研究阶段，国内还未专利技术一款真正意义上的具有实际运用价值的新型一体化电动静液伺服装置(EHA)。出于安全性考虑，操舵伺服装置一般采用多余度冗余设计，而国内多余度电动静液伺服装置大多出于理论研究阶段，尚未出现可行成果。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种非相似余度电动操舵装置，其能针对未来航空、航天、航海等领域对运载器高可靠、大功率电传伺服作动的需求，顺应操舵装置低能耗、小体积重量、易安装维护的发展趋势，代替原有的伺服阀控舵机，用于对飞机、火箭、舰船等的姿态控制，同时非相似余度也增加了系统的可靠性。本专利技术采取的技术方案是：一种非相似余度电动操舵装置，该装置包括一套双余度电动静液伺服机构和一套双余度驱动控制器，其中，双余度电动静液伺服机构由电液泵伺服机构和双变量电机泵源伺服机构组成，双余度驱动控制器由控制单元和驱动单元组成；电液泵伺服机构又包括电液泵及附件，双变量电机泵源伺服机构包括伺服电机、双向变量泵和附件。所述的电液泵伺服机构中电液泵是一套电机与泵融合一体的集成液压源，通过内置的转速和变量调节系统实现流量控制；双变量电机泵源伺服机构通过调节双向变量泵和伺服电机实现转速和排量的同时调节(EHA-VPVM)，进而实现复合控制；控制单元采用DSP+CPLD/PLC非相似余度控制模式，接收操控台指令，运用控制算法向伺服机构发出指令，并通过驱动单元驱动双余度伺服机构。所述的电液泵伺服机构和双变量电机泵源伺服机构分别布置在双余度串联液压缸的两侧，每个机构分别由一个“电机-泵”源和一个相同的阀组构成，蓄能器通过阀块内部的两个单向阀连接到系统，同时，设置了阻尼旁通阀和两个安全阀，当该作动器发生故障时电液泵或双向变量泵的流量可以全部回到泵的吸油口，使双余度串联液压缸对负载不发生作用，起到故障安全隔离的作用。所述的双余度液压缸分别和电液泵伺服机构及双变量电机泵源伺服机构相连接，缸内左右两个油腔分别通过液压缸外缸筒内的进出油油路与伺服机构的阀块接通，LVDT位移传感器集成在活塞杆内部，并与控制单元相连。所述的阀块上还设置了主油口和排气口，分别给这个闭式液压系统注油和排气，温度传感器和压力传感器安装在阀块上，均与控制单元相连。本专利技术的有益效果是：由于采用了功率电传，系统结构简单，功重比大，效率高；系统两个余度均可工作在降额状态，可靠性和寿命大大提高，振动噪声大幅下降；当系统一条通道故障时，可通过旁通阀迅速隔离，另一通道单独完成工作任务，可靠性、安全性大大提高；两个余度都采用EHA原理，故障脱离只需旁通阀来实现，结构简单可靠；采用串联双余度液压缸，不需要离合器，系统整体布局便利；采用DSP+CPLD/PLC的非相似余度控制单元，系统可靠性高。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是非相似余度电动操舵装置的原理图；图2是非相似余度电动操舵装置的立体结构示意图。；图3是图2的正视图；图4是图2的后视图；图5是双余度串联液压缸的剖视图。附图标号说明：1电液泵伺服机构；2双余度电动静液伺服机构；3双余度串联液压缸；4双变量电机泵源伺服机构；5双向变量泵；6伺服电机；7双余度驱动控制器；8控制单元；9驱动单元；10电液泵；11阻尼旁通阀；12阀块；13阀块堵头；14蓄能器；15压力传感器；16排气口；17主油口；18温度传感器；19安全阀；20油管；21泵排量调节电机；22液压缸进出油油路1；23液压缸进出油油路2；24活塞杆25位移传感器。具体实施方式如图1所示，本专利技术包括双余度一体化电动静液伺服机构一套和双余度驱动控制器一套。伺服机构安装在支点与负载连接点之间，按指令驱动负载运动。其中，电液泵伺服机构1中伺服液压泵嵌入伺服电动机中，靠伺服电动机的转速和转向调节系统所需要的流量；双变量电机泵源伺服机构4中液压泵的转速和排量可以同时调节(EHA-VPVM)，输出流量靠转速和排量的复合控制。控制单元采用DSP+CPLD/PLC非相似余度控制模式，其可以同时驱动双余度伺服机构，它接收操控台指令，进行控制算法运算后向伺服机构发出指令，驱动伺服机构工作。在图2所示实施例中，电液泵伺服机构1和双变量电机泵源伺服机构4分别布置在双余度串联液压缸3的两侧。每个机构分别由一个“电机-泵”源和一个相同的阀组12构成(这两个阀组结构及原理完全一样，其上同种元件只用同一个标号表示)。当驱动单元9接收到从控制单元传来的驱动信号后，驱动电液泵10内部电机或伺服电机6运转，进而带动电液泵10内部液压泵或双向变量泵5旋转。泵输出高压油经油管20传递到双余度串联液压缸3两侧，驱动负载运动。蓄能器14通过阀块12内部的两个单向阀连接到系统，使得系统压力始终不低于蓄能器14内的压力，防止油液中气穴现象的产生，并且还能为系统进行补油。阀组12上还设置了阻尼旁通阀11，当该作动器发生故障时，启动旁通阀11，电液泵10或双向变量泵6的流量经阻尼旁通阀11全部回到泵的吸油口，液压缸3不对负载产生作用力，起到故障安全隔离的作用。阀组上设置了两个安全阀19，防止电液泵10/双向变量泵6和液压缸3两腔中产生过高的压力，阀块12上还设置了主油口17和排气口16分别给这个闭式液压系统注油和排气。温度传感器18和压力传感器15安装在阀块12上，均与控制单元8相连，能够对系统运行状态进行监测并根据这些传感器的参数对系统进行实时控制。图3表示的是电液泵10和阀组的安装示意图。电液泵10通过油管16与阀组油口连接。图4表示的是伺服电机6、双向变量泵5及阀组的安装示意图。双向变量泵5与阀组直接相连。泵排量调节电机21用于调节变量泵的排量。在图5所示中，本专利技术的作动筒采用双腔串联式的双余度液压缸3，其分别和电液泵伺服机构1及双变量电机泵源伺服机构4相连接。左右两个油腔分别通过液压缸外缸筒内的液压缸进出油油路(22、23)与伺服机构的阀块12接通。LVDT位移传感器20集成在活塞杆内部。操舵时，操舵人员先根据实际所需转舵情况在上位机上设定EHA的工作模式及转舵的方向和角度，然后伺服系统的驱动控制器根据上位机发出的指令完成伺服机构系统中双余度EHA的驱动控制，并向上位机传送双余度EHA及驱动控制器的状态信息，进而实现上位机对整个EHA作动系统的指令控制和监控。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非相似余度电动操舵装置，其特征在于：该装置包括一套双余度电动静液伺服机构(2)和一套双余度驱动控制器(7)，其中，双余度电动静液伺服机构(2)由电液泵伺服机构(1)和双变量电机泵源伺服机构(4)组成，双余度驱动控制器(7)由控制单元(8)和驱动单元(9)组成；电液泵伺服机构(1)又包括电液泵(10)及附件，双变量电机泵源伺服机构(4)包括伺服电机(6)、双向变量泵(5)和附件。
【技术特征摘要】
1.一种非相似余度电动操舵装置，其特征在于：该装置包括一套双余度电动静液伺服机构(2)和一套双余度驱动控制器(7)，其中，双余度电动静液伺服机构(2)由电液泵伺服机构(1)和双变量电机泵源伺服机构(4)组成，双余度驱动控制器(7)由控制单元(8)和驱动单元(9)组成；电液泵伺服机构(1)又包括电液泵(10)及附件，双变量电机泵源伺服机构(4)包括伺服电机(6)、双向变量泵(5)和附件。2.根据权利要求1所述的非相似余度电动操舵装置，其特征在于：所述的电液泵伺服机构(1)中电液泵(10)是一套电机与泵融合一体的集成液压源，通过内置的转速和变量调节系统实现流量控制；双变量电机泵源伺服机构(4)通过调节双向变量泵(5)和伺服电机(6)实现转速和排量的同时调节(EHA-VPVM)，进而实现复合控制；控制单元(8)采用DSP+CPLD/PLC非相似余度控制模式，接收操控台指令，运用控制算法向伺服机构发出指令，并通过驱动单元(9)驱动双余度电动静液伺服机构(2)。3.按照权利要求1或2所述的非相似余度电动操舵装置，其特征在于：所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：付永领，阳加远，叶茂吉，韩旭，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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