[发明专利]一种判断伺服阀和作动缸是否匹配的方法

说明书

技术领域

本发明涉及飞机结构静强度试验技术领域，特别是涉及一种判断伺服阀和作动缸是否匹配的方法。

背景技术

在飞机结构强度试验中，控制器控制液压设备(伺服阀和作动缸)对试验件施加载荷，所以液压设备对于结构试验是非常重要的，所以液压设备的静动态性能直接影响结构试验运行。结构试验中使用的液压设备一般是喷嘴挡板伺服阀和非对称作动缸。

目前，其选型工作是通过伺服阀的额定流量和作动缸的吨位、行程来完成的，即仅关注了设备的静态特性，所以试验人员难以获知液压设备的动态响应，同时难以判断伺服阀和作动缸是否匹配，这些问题造成试验中液压设备工作异常，不得不更换作动缸或者伺服阀，给试验工作带来了不便，而且增加了工作量，影响了试验进度，导致试验成本和风险增大。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种判断伺服阀和作动缸是否匹配的方法来克服或至少减轻现有技术的中的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种判断伺服阀和作动缸是否匹配的方法，用于飞机结构强度试验中的伺服阀和作动缸，所述判断伺服阀和作动缸是否匹配的方法包括如下步骤：步骤1：获得待判断的伺服阀以及作动缸的参数；步骤2：分别建立伺服阀以及作动缸的数学模型；步骤3：分别将所述步骤2中的伺服阀以及作动缸数学模型转换成各自的传递函数，即伺服阀传递函数以及作动缸传递函数；步骤4：将所述步骤3中的伺服阀传递函数以及作动缸传递函数耦合，从而形成试验加载系统的耦合传递函数；步骤5：根据伺服阀以及作动缸的基本属性参数绘制伺服阀传递函数、作动缸传递函数以及试验加载系统的耦合传递函数的伯德图，并通过伯德图中截止频率判断响应速度，从而判断伺服阀与作动缸是否匹配。

优选地，所述步骤3中的分别将所述步骤2中伺服阀以及作动缸数学模型转换成各自的传递函数具体通过卡普拉斯变换方法进行转换。

优选地，所述步骤1中的伺服阀的参数具体为：伺服阀固有频率ω_sv、阀阻尼比ξ_sv、阀增益K_sv；所述作动缸作动缸的参数具体为:后腔活塞面积A₁、作动缸前腔活塞面积A₂、作动缸活塞及活塞杆的质量m、液压油源的体积模量β_e、粘度系数C_o。

优选地，所述步骤3中的伺服阀传递函数的表达式为：其中，

G₂(s)伺服阀传递函数；X_v(s)伺服阀位移；I(s)伺服阀输入电流；K_sv为伺服阀增益；ω_sv为伺服阀固有频率；ξ_sv为伺服阀阻尼比；s拉普拉斯算子；ω_sv和ξ_sv可由伺服阀厂商提供的伺服阀响应曲线估计得出，M90是相位滞后90deg时对应幅值，ω_sv为伺服阀100％开口的频响曲线中最大幅值比所对应频率。

优选地，所述步骤3中的作动缸传递函数的表达式为：

其中，

G₃(s)作动缸传递函数；X_p(s)为活塞位移；X_v(s)伺服阀阀芯位移；α活塞两侧面积比；h₁、h₂比例系数；k_co零位压力流量系数；m为折算到活塞和活塞杆上运动部分的质量；V_o为作动缸压力腔容积；A₁为作动缸后腔活塞面积；A₂为作动缸前腔活塞面积；A₀₁、A₀₂为活塞正负向运动时的活塞等效城压面积；A_e为活塞平均面积；β_e为液压油体积模量；r_c为阀芯阀套间的径向间隙；C_o为油液粘度；ω为伺服阀节流窗口面积梯度；s拉普拉斯算子。

优选地，所述步骤4中的试验加载系统的耦合传递函数为：G(s)＝G₂(s)×G₃(s)，其中，

G(s)耦合的加载系统传递函数；G₂(s)为：伺服阀传递函数；G₃(s)为：作动缸传递函数。