一种基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器制造技术

一种基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器。其包括控制器、电液数字阀、液压缸、力传感器、橡胶金属缓冲弹簧和位置传感器；本发明专利技术优点：可实现直接数字信号控制：采用电液数字控制方式，设置电液数字阀为负载模拟器的控制元件，从原理上消除了数模转换环节；不产生滞环、零偏和量化误差：利用永磁同步电机作为电液数字阀中驱动器的核心元件，将电信号转化为电机旋转角度输出，使液压阀可以接收连续输入信号，即消除了传统步进电机由于开关状态转换导致的误差；加载精度和跟踪性能好：由于作为控制元件的电液数字阀对执行元件的精确控制，可提高飞机舵机负载模拟器的控制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器
本专利技术属于液压控制系统设计与仿真
，特别是涉及一种基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器。
技术介绍
飞机舵机负载模拟器既是实验室舵机试验的专用设备，又是新一代飞行控制地面仿真系统的重要组成部分。随着我国民用航空的不断发展，针对飞机舵机负载模拟器的工作性能提出了更高的标准及要求。传统的飞机舵机负载模拟器主要由电液伺服阀、液压缸、传感器、缓冲弹簧及舵机组成，因此提高控制性能的关键在于提高作为控制元件的电液控制阀的性能。目前，应用于飞机舵机负载模拟器中的控制阀多为伺服阀、比例阀等，一方面只能接受模拟信号控制，在信号接收与传递过程中的多次数/模转换会导致系统产生误差并不断放大。另一方面，机电系统中均存在滞环、零偏现象，导致阀芯与控制信号之间存在严重非线性。已有的高速开关阀和2D数字伺服阀等虽然采用了阀芯直接驱动技术，但是阀芯接收到驱动器的脉冲信号后会进行开、关状态转换，而且输入为离散信号还会导致一定的量化误差，从而降低控制阀的控制精度，进而严重影响飞机舵机负载模拟器的控制性能和跟踪精度。因此，设计控制精度高的电液数字阀，并将其应用在飞机舵机负载模拟器中是当前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于设计一种基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器。为了达到上述目的，本专利技术提供的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器包括：控制器、电液数字阀、液压缸、力传感器、橡胶金属缓冲弹簧和位置传感器；其中，所述的电液数字阀与液压缸上缸体的腔体相连通；液压缸上活塞杆的外端与橡胶金属缓冲弹簧的一端相连，橡胶金属缓冲弹簧的另一端通过连接杆与飞机舵机相接；力传感器安装在液压缸的活塞杆上；位置传感器连接在飞机舵机上；控制器分别与电液数字阀、力传感器和位置传感器电连接。所述的控制器采用IEIWS-855GS型工业控制计算机。所述的电液数字阀包括驱动器与液压阀，其中驱动器包括永磁同步电机和滚珠丝杠；永磁同步电机与控制器电连接，输出端与滚珠丝杠的一端相连；液压阀包括阀芯和阀体；阀体设置在滚珠丝杠的另一端外侧且与液压缸上的缸体并排设置，圆周面一侧中部间隔设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别与液压缸上缸体的左腔和右腔相连通，另一侧中间部位设有进油口，进油口两侧部位设有第一回流口和第二回流口，并且进油口、第一回流口和第二回流口均通过液压油管路与油箱相连接；阀芯设置在阀体的腔体中，一端与滚珠丝杠的另一端相连接，中部圆周面上间隔设有第一台肩和第二台肩。所述的第一台肩和第二台肩的外侧面间的距离大于第一控制口和第二控制口间的最大距离，同时第一台肩和第二台肩的内侧面间的距离小于第一控制口和第二控制口间的最小距离。相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：(1)可实现直接数字信号控制：采用电液数字控制方式，设置电液数字阀为负载模拟器的控制元件，从原理上消除了数模转换环节；(2)不产生滞环、零偏和量化误差：利用永磁同步电机作为电液数字阀中驱动器的核心元件，将电信号转化为电机旋转角度输出，使液压阀可以接收连续输入信号，即消除了传统步进电机由于开关状态转换导致的误差；(3)加载精度和跟踪性能好：由于作为控制元件的电液数字阀对执行元件的精确控制，可提高飞机舵机负载模拟器的控制性能。附图说明图1为本专利技术提供的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器控制结构框图；图2为电液数字阀初始状态时本专利技术提供的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器结构示意图；图3为本专利技术中所采用的电液数字阀中阀芯向左移动时结构示意图；图4为本专利技术中所采用的电液数字阀中阀芯向右移动时结构示意图；图5为采用本专利技术提供的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器与传统负载模拟器仿真对比实验曲线，其中(a)是输入指令为6mm、10HZ正弦信号时输出响应对比实验结果曲线；(b)是输入指令为阶跃信号时输出响应对比实验结果曲线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器进行详细说明。如图1至图4所示，本专利技术提供的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器包括：控制器1、电液数字阀2、液压缸3、力传感器4、橡胶金属缓冲弹簧5和位置传感器6；其中，所述的电液数字阀2与液压缸3上缸体的腔体相连通；液压缸3上活塞杆的外端与橡胶金属缓冲弹簧5的一端相连，橡胶金属缓冲弹簧5的另一端通过连接杆8与飞机舵机7相接；力传感器4安装在液压缸3的活塞杆上；位置传感器6连接在飞机舵机7上；控制器1分别与电液数字阀2、力传感器4和位置传感器6电连接。所述的控制器1采用IEIWS-855GS型工业控制计算机。所述的电液数字阀2包括驱动器与液压阀，其中驱动器包括永磁同步电机201和滚珠丝杠202；永磁同步电机201与控制器1电连接，输出端与滚珠丝杠202的一端相连；液压阀包括阀芯203和阀体204；阀体204设置在滚珠丝杠202的另一端外侧且与液压缸3上的缸体并排设置，圆周面一侧中部间隔设有第一控制口A和第二控制口B，并且第一控制口A和第二控制口B分别与液压缸3上缸体的左腔和右腔相连通，另一侧中间部位设有进油口P，进油口P两侧部位设有第一回流口T1和第二回流口T2，并且进油口P、第一回流口T1和第二回流口T2均通过液压油管路与油箱相连接；阀芯203设置在阀体204的腔体中，一端与滚珠丝杠202的另一端相连接，中部圆周面上间隔设有第一台肩2031和第二台肩2032。所述的第一台肩2031和第二台肩2032的外侧面间的距离大于第一控制口A和第二控制口B间的最大距离，同时第一台肩2031和第二台肩2032的内侧面间的距离小于第一控制口A和第二控制口B间的最小距离。现将本专利技术提供的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器的工作原理阐述如下：当电液数字阀2上阀芯203位于图2所示的位置时，即第一台肩2031和第二台肩2032分别封堵住第一控制口A和第二控制口B，此时油路关断，液压缸3和飞机舵机7停止运动。当需要飞机舵机7向右移动时，如图3所示，利用控制器1向电液数字阀2上的永磁同步电机201发出向右移动信号，这时永磁同步电机201开始旋转并向左拉动滚珠丝杠202及阀芯203，由此使第一台肩2031和第二台肩2032分别离开第一控制口A和第二控制口B，这时进油口P将与第一控制口A相连通，第二控制口B将与第二回流口T2相连通，来自油箱的液压油将经液压油管路并通过进油口P流入阀体204的内部，然后经第一控制口A流入液压缸上缸体的左腔，而液压缸上缸体右腔内的液压油受压后将经第二控制口B流入阀体204的内部，然后经第二回流口T2流回油箱，由于液压缸上缸体左腔的压力大于右腔的压力，因此将推动液压缸3上活塞杆向右运动。液压缸3输出的机械能经由橡胶金属缓冲弹簧4及连接杆8加载到飞机舵机7上，由此推动飞机舵机7向右移动。在此过程中利用位置传感器6检测飞机舵机7的位移值并传送给控制器1，利用力传感器4获得实际加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器，其特征在于：所述的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器包括：控制器(1)、电液数字阀(2)、液压缸(3)、力传感器(4)、橡胶金属缓冲弹簧(5)和位置传感器(6)；其中，所述的电液数字阀(2)与液压缸(3)上缸体的腔体相连通；液压缸(3)上活塞杆的外端与橡胶金属缓冲弹簧(5)的一端相连，橡胶金属缓冲弹簧(5)的另一端通过连接杆(8)与飞机舵机(7)相接；力传感器(4)安装在液压缸(3)的活塞杆上；位置传感器(6)连接在飞机舵机(7)上；控制器(1)分别与电液数字阀(2)、力传感器(4)和位置传感器(6)电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器，其特征在于：所述的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器包括：控制器(1)、电液数字阀(2)、液压缸(3)、力传感器(4)、橡胶金属缓冲弹簧(5)和位置传感器(6)；其中，所述的电液数字阀(2)与液压缸(3)上缸体的腔体相连通；液压缸(3)上活塞杆的外端与橡胶金属缓冲弹簧(5)的一端相连，橡胶金属缓冲弹簧(5)的另一端通过连接杆(8)与飞机舵机(7)相接；力传感器(4)安装在液压缸(3)的活塞杆上；位置传感器(6)连接在飞机舵机(7)上；控制器(1)分别与电液数字阀(2)、力传感器(4)和位置传感器(6)电连接。


2.根据权利要求1所述的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器，其特征在于：所述的控制器(1)采用IEIWS-855GS型工业控制计算机。


3.根据权利要求1所述的基于电液数字阀的飞机舵机负载模拟器，其特征在于：所述的电液数字阀(2)包括驱动器与液压阀，其中驱动器包括永磁同步电机(201)和滚珠丝杠(202)；永磁同步电机(201)与控制器(1)电连接，输...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓琳，韩秋旻，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12