[发明专利]一种直升机振动主动控制系统作动器的双电机控制方法

说明书

本发明属于直升机振动主动控制技术领域，具体涉及一种直升机振动主动控制系统作动器的双电机控制方法。所述直升机振动主动控制系统作动器采用偏心轮式作动器，包括偏心轮、无刷直流电机、电机控制器、齿轮传动组件、机匣组件；所述无刷直流电机包括1号无刷直流电机、2号无刷直流电机，分别对应两组偏心轮，无刷直流电机用于控制所述偏心轮的相位及电机转速，本发明中通过两个无刷直流电机分别驱动两个偏心轮组件，双无刷直流电机采用主从控制和协调控制技术相结合的方式进行控制，初始建力阶段采用主从控制，运行响应新的指令采用协调控制，有效提高了作动器的输出力精度和响应速度。

技术领域

本发明属于直升机振动主动控制技术领域，具体涉及一种直升机振动主动控制系统作动器的双电机控制方法。

背景技术

作动器作为直升机振动主动控制系统的重要部件，主要功能是接收并响应控制器发送的输出力指令，驱动电机通过齿轮传动组件带动偏心轮旋转，进而产生幅值、相位和频率连续可调的正弦振动力，实时抵消直升机在飞行过程中的旋翼垂向激振力，可有效降低驾驶舱和客舱振动水平，提高直升机的安全性、可靠性及驾驶的舒适性。直升机振动主动控制系统常用的作动器包括液压作动器、电磁作动器和离心式作动器。其中，离心式作动器由于具有适用频带宽、输出力大、重量轻、尺寸小等优点在国外直升机上已经得到了应用，而在国内直升机上的应用尚处于起步阶段。

离心式作动器包括偏心轮、无刷直流电机、电机控制器、齿轮传动组件、机匣组件；所述无刷直流电机包括1号无刷直流电机、2号无刷直流电机，分别对应两组偏心轮，无刷直流电机用于控制对应偏心轮的相位及电机转速，其工作原理如图2所示，上下两组偏心轮反向旋转，水平的离心力相互抵消，只产生垂向作用力，该作用力随偏心角度的变化，使垂向的力呈正弦变化，正是直升机振动控制所需的交变力；当两组偏心轮所产生的垂向的力同向时，作动器的输出力最大，作动器最大输出力为4d_mmω²，d_m是偏心轮质量重心距离，m是单个偏心轮的质量，ω是偏心轮转速；反之反向时，作动器输出力为0。

因此，通过控制电机的转速及相对角相位，可进而达到控制作动器输出力的作用。

由图2可知，假设上面一组偏心轮的垂向输出力表示为：

F₁(t)＝2d_mmω²sin(ωt+φ₁)，其中φ₁是上面一组偏心轮的相位角

下面一组偏心轮的输出力表示为：

F₂(t)＝2d_mmω²sin(ωt+φ₂)，其中φ₂是下面一组偏心轮的相位角

则作动器的输出力为：

F(t)＝2d_mmω²(sin(ωt+φ₁)+sin(ωt+φ₂))

如图3所示，设φ₁＝φ+θ，φ₂＝φ-θ，

则作动器的输出力为：

F(t)＝2d_mmω²(sin(ωt+φ+θ)+sin(ωt+φ-θ))

＝4d_mmω²cos(θ)sin(ωt+φ)

假设需要作动器的输出力为：

F_out(t)＝Asin(ωt+φ),A＝4d_mmω²cos(θ)