[发明专利]一种一体化电动液压伺服系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行器用数字控制电液伺服系统。

背景技术

电液伺服机构，它由电信号控制，将液压能量转换为机械能输出，工作原理是将控制系统中的伺服放大器输出的信号经伺服阀高倍功率放大并转换为控制流量，驱动作动器活塞位移，使控制对象偏摆，随着活塞位移的同时，与之连接的反馈器或位移传感器将活塞位移的信号反馈至伺服放大器输入端，进行综合比较，构成闭环位置伺服系统。目前比较普遍应用于飞行器空气舵机动弹头采用高速燃气涡轮泵式电液伺服系统，比如美国潘兴II号，伺服系统以自带的固体燃气发生器为初级动力，其中空气舵机动弹头采用的高比功率自校正超高速燃气液电一体化伺服系统，伺服系统由一台高比功率超高速燃气涡轮泵式液压能源及四台三冗余电反馈式电液伺服作动器所组成，其作为初级动力的燃气发生器采用带药柱缠绕玻璃钢壳体的形式，并且伺服作动器和伺服液压源上都集成了微电子伺服控制及测量装置，同时伺服控制策略还采用了电子动压反馈技术。

采用以燃气为初级能源的“燃气—液压”方案的伺服系统存在两大缺点：一是工作时间短；二是不能多次启动。由于初级能源采用固体燃气发生器。伺服系统的工作时间长短取决于固体燃气发生器，而截止到目前，燃气发生器工作时间不超过100秒，因此采用以燃气为初级能源的“燃气—液压”方案伺服系统工作时间小于100秒；同时，固体燃气发生器属于一次性工作产品，因此存在不能多次启动的固有缺陷。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明提出一种一体化电动液压伺服系统，将电液伺服能源高压作为控制量，当负载流量大导致能源高压压力低于设定值时，伺服控制驱动器驱动直流无刷电机－油泵高速运转，补充高压油液；当能源高压压力达到设定值时，伺服控制驱动器控制直流无刷电机－油泵低速运转，维持伺服机构工作需求，以此实现直流无刷电机－油泵单向变频调速，能源压力根据负载需求分档设置的方式进行电液伺服机构能量管理。

(二)技术方案

一种一体化电动液压伺服系统，包括电动液压能源、伺服作动器、伺服控制驱动器，安装于伺服控制舱内；所述电动液压能源采用直流无刷电机驱动油泵提供液压动力，所述伺服控制驱动器通过伺服电缆与液压伺服作动器连接，所述电液伺服能源压力设定固定值，当负载流量大导致能源高压压力低于设定值时，伺服控制驱动器驱动直流无刷电机油泵高速运转，补充高压油液；当能源高压压力达到设定值时，伺服控制作动器控制直流无刷电机油泵低速运转；所述的直流无刷电机转速，根据压力闭环控制算法，计算出电机占空比，由电机控制单元调整电机转速，使系统压力稳定地工作在高压状态，实现电液伺服机构的压力闭环控制；电液伺服能源压力主动段为12MPa，再入段为21Mpa；主动段，能源压力小于11MPa时，电机占空比设为100％，能源压力在11～12MPa范围内时，电机占空比η与能源压力P关系为η＝-0.45P+5.85，能源压力在12～12.6MPa范围内时，电机占空比η与能源压力P关系为η＝-0.25P+3.45，能源压力大于12.6MPa时，电机占空比设为30％；再入段，能源压力小于20.5MPa时，电机占空比设为100％，能源压力在20.5～22.5MPa范围内时，电机占空比η与能源压力P关系为η＝-0.2P+5，能源压力大于22.5MPa时，电机占空比设为50％；维持伺服机构工作需求，实现直流无刷电机－油泵单向变频调速。

进一步地，所述高压油液通过单向阀后分成三路：一路流向蓄能器油腔，给其充压，预贮存高压油液；第二路通向高压安全阀入口，当伺服机构能量控制管理回路出现故障时，导致高压腔压力就会持续升高，高压安全阀开启卸压，以确保高压腔结构安全；第三路通过电动液压能源上的高压接头提供给N台伺服作动器的供油油路，其流量受伺服阀控制，伺服作动器做功后的低压油经低压油路返回油箱。

进一步地，所述伺服控制驱动器与电池连接，通过电连接器接受激活信号，提供电能。

进一步地，所述电池包括电池一和电池二，分别通过电连接接受激活信号，分别在主动段和再入段提供电能。

进一步地，所述的伺服作动器为4台。

进一步地，每个伺服作动器安装两个位移传感器。

工作原理：

本发明一种一体化电动液压伺服机构，伺服电池接受到控制激活指令后，电池工作，提供电能到伺服控制驱动器，直流无刷电机接受伺服控制驱动器指令，驱动柱塞泵运转，伺服控制驱动器以能源高压为控制量，通过改变电机转速实时调整柱塞泵输出流量，实现能源高压闭环控制，达到能源能量管理的目的。

(三)本发明的有益效果：