[发明专利]一种EHA用电动机控制系统及多余度控制方法

说明书

本发明提出一种EHA用电动机控制系统及多余度控制方法，根据液压执行机构在一个运行工作周期内，所需转速电动机运行特性以及运行方向，模拟目标转速指令作为后备目标转速指令，模拟电动机旋转方向指令作为后备电动机旋转方向指令；当电动机控制系统检测到通讯发生异常时，选择执行模拟目标转速指令及模拟电动机旋转方向指令，从而提高了控制的精确性，使EHA系统继续运转，直到通讯指令恢复正常或该运行工作周期结束；而且，电动机控制系统采用双DSP和FPGA互为备份的多余度控制方式，进一步提高飞机运行的稳定性与可靠性，满足EHA系统可靠性高、重量轻、体积小、动态响应高等性能要求，在航空、航天领域的应用具有重要意义。

技术领域

本发明涉及EHA用电动机控制系统领域，特别地涉及一种电动静液作动器(简称EHA)用永磁同步电动机控制系统及多余度控制方法。

背景技术

随着未来飞机向高机动性、超高音速及大功率方向发展，作动系统要求具有更高的安全性、可靠性、维修性，并且直接影响飞机的安全可靠性和战伤生存率等整体性能。采用电传作动系统代替传统的液压作动系统，不仅节约了燃料，降低了维修成本，在可靠性、生存力、可维护性等方面有了可观的提高。为了进一步提高EHA系统运行可靠性，国际及国内均开展了EHA系统余度控制技术研究。专利《一种双余度电动静液作动器》(专利号CN201520060404.X)提出一种基于单出杆液压对称原理的新型液压缸，主要由两套完全相同的EHA本体和一个新型的串联液压缸组成，但其在EHA系统总重量、体积方面未得到改进，直接影响了飞机的整体性能。在EHA用电动机控制系统中开展余度控制技术可进一步提高EHA系统的可靠性。

目前，常规的EHA系统通过电动机调速，直接驱动定量泵，控制定量泵的转速和转向，从而控制系统泵输出的液体压力和流量，最终达到控制作动筒位移输出的目的。EHA系统通过对作动筒位置信息进行解算和控制调节，得出电动机给定转速信号及电动机旋转方向信号。然后通过串口通信将电动机旋转方向指令、电动机目标转速指令提供至电动机控制系统。电动机控制系统根据通信串口指令，控制电动机转速及输出转矩达到给定值。

但是，EHA系统工作过程中，电动机控制系统需满足调速范围宽、快速性好等要求，并需实现多种目标转速切换、电动机旋转方向切换，受限于机上电气接口的要求，只能采用通信的方式提供指令。但通信传输过程中，不可避免地将受到外界干扰，或因通信系统内部导致传送的信号发生畸变。当受到的干扰或信号畸变达到一定程度时，就会产生差错。此时，若电动机控制系统未及时接收到正确的目标转速指令或电动机旋转方向指令，则EHA系统将发生控制系统紊乱，直接影响飞机舵面运行速度与方向，甚至将对整个飞机飞行控制造成严重后果。

发明内容

为了使EHA用电动机控制系统在充分满足EHA系统中液压执行机构的转速与转矩需求的基础上，能够针对机上复杂的运行环境下通信系统受到一定的干扰或信号畸变产生差错，导致电动机控制系统未能及时接收到正确的目标转速指令或电动机旋转方向指令进而导致EHA系统紊乱这一问题，本发明提出一种EHA用电动机控制系统及多余度控制方法，根据液压执行机构在一个运行工作周期内，所需转速电动机运行特性以及运行方向，模拟目标转速指令作为后备目标转速指令，模拟电动机旋转方向指令作为后备电动机旋转方向指令；当电动机控制系统检测到通讯发生异常时，选择执行模拟目标转速指令及模拟电动机旋转方向指令，从而提高了控制的精确性，使EHA系统继续运转，直到通讯指令恢复正常或该运行工作周期结束；而且，电动机控制系统采用双DSP和FPGA互为备份的多余度控制方式，进一步提高飞机运行的稳定性与可靠性，满足EHA系统可靠性高、重量轻、体积小、动态响应高等性能要求，在航空、航天领域的应用具有重要意义。

本发明的技术方案为：

一种EHA用电动机控制系统，由主功率部分、控制电路部分及永磁同步电动机组成；

所述主功率部分包括分压采样模块、三相桥式逆变模块和功率放大及驱动模块；