[发明专利]一种直升机电动尾部减速器系统的控制方法

说明书

本发明公开了一种直升机电动尾部减速器系统的控制方法，其步骤包括：1将所述直升机电动尾部减速器系统分解为永磁同步电机、减速器和尾桨；2建立永磁同步电机、减速器、尾桨的动力学方程；3采用模糊集理论构建整个系统的控制器。本发明能使得直升机尾桨能够在复杂的外界环境下维持尾桨的恒转速，从而保证直升机的安全运行。

技术领域

本发明属于航空自动化控制技术领域，具体涉及一种直升机电动尾部减速器系统的控制。

背景技术

在军事上直升机是不可缺少的重要武器装备之一。在近代战争中，作为常规武器中具有高技术含量的军用直升机，特别是具有攻击性的武装直升机充分发挥了其独特性、不可替代的作战功能，成为现代战争与其他兵器协同作战的重要武器装备。

随着现代军事技术以及民用经济发展的需要，“高性能”、“高性能电池”等技术的出现，已经打破了传统燃油直升机技术的格局，传统的“大”、“厚”的思想，已经完全不能适应现代直升机世界的潮流了，如今要求直升机传动系统由传统的燃油发动机提供动力转型到由电能提供动力，与此相对应要求我们设计出高性能的电动传动系统。

尾部减速器作为传动系统中重要的组成部分，对其进行电机一体化设计十分必要。电动尾部减速器作为电动直升机的重要组成部分，需要设计成能够提供高功重比、高效率以及高可靠性的尾桨推动器。

直升机处在复杂的外界环境中，再加上直升机尾桨本身的气动特性十分复杂，直升机在实际的机动飞行中也存在着诸多不确定因素，采用传统的PID控制方法无法满足现代直升机的控制需求，严重的可能会造成飞机出现故障，无法维持自身平衡。

发明内容

本发明为了解决现有技术所存在的不足之处，提出一种直升机电动尾部减速器系统的控制方法，以期能使得直升机尾桨能够在复杂的外界环境下维持尾桨的恒转速，从而保证直升机的安全运行。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种直升机电动尾部减速器系统的控制方法的特点包括如下步骤：

步骤1：将所述直升机电动尾部减速器系统分解为永磁同步电机、减速器和尾桨；

步骤2：利用式(1)得到所述永磁同步电机的动力学方程：

式(1)中，T_L是所述永磁同步电机的输出转矩，J是转子的转动惯量，ψ_f是永磁体的磁链，L_d和L_q分别是直轴和交轴的电感，P₁是定子的极对数，i_d和i_q分别是直轴和交轴的电流；是所述永磁同步电机转动的角加速度，是所述永磁同步电机转动的角速度，B是转子的粘性阻尼系数；

步骤3：利用式(2)得到所述减速器的动力学方程：

T_red＝ηλT_L (2)

式(2)中，T_red是所述减速器的输出转矩，λ是所述减速器的减速比，η是所述减速器的传动效率；

步骤4：利用式(3)得到所述尾桨的动力学方程：

式(3)中，J_tail是尾桨的转动惯量，T_load是尾桨所受的负载；

步骤5：利用式(4)所述直升机电动尾部减速器系统的动力学方程：

步骤6：基于模糊集理论和确定性控制器，利用式(5)构建所述直升机电动尾部减速器系统的控制器：