[发明专利]一种数字配流型智能化四象限电静液作动器及其控制方法

说明书

本发明公开一种数字配流型智能化四象限电静液作动器及其控制方法，属于电静液作动器技术领域，应用数字配流控制策略，使其动态特性有所提升；可实现泵/马达四象限模式独立运行，避免伺服电机驱动器电流过载；两旁通数字开关阀的差动PWM工作模式可使液压泵处于变量泵模式，提高系统容积效率；液压马达与单出杆液压缸并联布置方式，避免液压泵吸空现象；具有液压缸两腔压力、活塞杆运动位置、伺服电机转速实时反馈功能，且可与数字开关阀的数字控制相结合，实现该型电静液作动器的智能化控制。本发明适用于航空发动机推力矢量控制、高机动飞行器舵面姿态控制等对电静液作动器动态特性、可靠性与智能化有迫切需求的领域。

技术领域

本发明涉及一种数字配流型智能化四象限电静液作动器及其控制方法，属于 电静液作动器技术领域。

背景技术

电静液作动器(Electro-Hydrostatic Actuator,EHA)作为航空发动机推力 矢量控制、高机动飞行器舵面姿态控制的重要装置，其分布式构型可有效降低配 重，提高系统可靠性。电静液作动器本质上可视为闭式泵控系统，相较于基于节 流耗散原理的阀控系统更为高效可靠，可满足新一代多电/全电飞机的发展需求。 配有单出杆液压缸的电静液作动器，输出力较大，且安装空间较小，更为适应气 动载荷复杂多变的飞行控制需求。现有电静液作动器在解决非对称液压缸所带来 的流量不对称问题时，多采用单向阀、液控单向阀、梭阀等，此类阀多为液压驱 动，其动态特性较差，难以适应较高的动态特性需求；现有电静液作动器在适应 多变的气动负载方面，应用负载敏感变量泵予以解决，但其结构复杂，增加了系 统控制难度；现有电静液作动器在回收能量方面，多采用泵/马达一体化设计， 压差驱动液压马达转动时，同轴连接的伺服电机被迫驱动，使得伺服电机驱动器 承受较大电流过载，极易损坏伺服电机驱动器。

数字配流技术基于数字液压技术，主要依靠具有离散状态的数字开关阀脉宽 调制实现控制，相较于比例阀控系统，具有响应快、能效高等显著优点。

就控制方式而言，两位三通数字开关阀、数字开关阀的启闭状态由控制板卡 预定指令决定，在控制板卡对所采集的单出杆液压缸两腔实时压力、位移传感器 所采集的活塞杆运动位置、伺服电机转速的逻辑判断后，对两位三通数字开关阀、 数字开关阀的工作状态进行智能化控制。

就工作模式而言，电静液作动器工作模式包括阻力伸出，即由液压齿轮泵输 出高压油液克服外负载，推动单出杆液压缸活塞杆伸出；助力伸出，即液压齿轮 泵停止转动，外力作用下单出杆活塞杆腔形成高压，驱动摆线液压马达正向转动， 补充油液给单出杆液压缸活塞腔，单出杆液压缸活塞杆被迫伸出；阻力缩回，即 由液压齿轮泵输出高压油液克服外负载，推动单出杆液压缸活塞杆缩回，助力缩 回，即即液压齿轮泵停止转动，外力作用下单出杆活塞腔形成高压，驱动摆线液 压马达反向转动，补充油液给单出杆液压缸活塞杆腔，单出杆液压缸活塞杆被迫 缩回。

发明内容

本发明旨在提供一种结构紧凑、体积小、动态特性好、能效高的数字配流型 智能化四象限电静液作动器及其控制方法。

为达到上述目的，本发明提供的一种数字配流型智能化四象限电静液作动器 可采用以下技术方案：

包括主供油模块、辅助供油模块、安全补油模块、作动模块、力加载模块以 及闭环控制模块；

所述主供油模块包括伺服电机、液压阀体、液压齿轮泵；

所述辅助供油模块包括蓄能器、手动开关阀、活塞腔侧数字开关阀、活塞腔 侧内置式单向阀、活塞杆腔侧数字开关阀、活塞杆腔侧内置式单向阀、转接头；

所述安全补油模块包括活塞腔侧安全阀、出油口侧单向阀、活塞杆腔侧安全 阀、进油口侧单向阀；

所述作动模块包括单出杆液压缸、两位三通数字开关阀、数字开关阀阀体、 摆线液压马达、活塞腔侧出油管、活塞杆腔侧出油管、摆线液压马达进油管、摆 线液马达出油管；