射流偏转板伺服阀放大级优化设计(英文) 被引量：11

1

作者 尚耀星 张小书 +1 位作者 胡长炜 吴帅 《机床与液压》 北大核心 2015年第6期11-15,26,共6页

鉴于射流偏转板伺服阀在阀类产品相较下的优点以及国内其成品缺乏的现状,提出了其关键结构放大级的优化设计。运用CAD软件对射流偏转板伺服阀放大级流场进行建模,并对其需要设计的尺寸进行多组建模,再运用CFD软件对上一步的模型进行适... 鉴于射流偏转板伺服阀在阀类产品相较下的优点以及国内其成品缺乏的现状,提出了其关键结构放大级的优化设计。运用CAD软件对射流偏转板伺服阀放大级流场进行建模,并对其需要设计的尺寸进行多组建模,再运用CFD软件对上一步的模型进行适当的网格划分和流场分析,得到不同尺寸条件以及不同运动情况下的流体压力、速度分布情况。最后将得到的数据进行曲面拟合,并根据分析结果选取良好的工况点,实现参数的优化。 展开更多

关键词 射流偏转板伺服阀 流场分析 参数优化 曲面拟合

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阀控电液位置伺服系统非线性鲁棒控制方法 被引量：15

2

作者 汪成文 尚耀星 +1 位作者 焦宗夏 韩松杉 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1736-1740,共5页

为了解决电液伺服跟踪控制中存在流量非线性以及参数不确定问题,以阀控液压马达为对象设计了一种非线性鲁棒控制器.该算法基于Back-Stepping的设计思想,将阀控电液系统的位置跟踪问题转化为系统负载流量规划问题,仅需一步反步递推,即可... 为了解决电液伺服跟踪控制中存在流量非线性以及参数不确定问题,以阀控液压马达为对象设计了一种非线性鲁棒控制器.该算法基于Back-Stepping的设计思想,将阀控电液系统的位置跟踪问题转化为系统负载流量规划问题,仅需一步反步递推,即可完成控制器设计,具有较强的工程实用性.该算法综合考虑了制约电液位置系统跟踪精度的流量非线性以及系统参数不确定性问题.理论证明了该算法的稳定性.通过和传统PID(Proportional-Integral-Derivative)控制器的对比试验表明,基于该控制器,系统跟踪性能得到了显著提升. 展开更多

关键词 非线性控制 电液位置伺服系统 参数不确定性 流量非线性 鲁棒控制

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高端移动装备液压元件与系统轻量化发展综述 被引量：24

3

作者 孔祥东 朱琦歆 +2 位作者 姚静 尚耀星 祝毅 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2020年第3期203-217,共15页

航空航天、机器人和工程机械等高端移动装备代表着国家工业技术水平,是大国重器的重要象征。为提升高端移动装备续航能力、机动性能和承载能力,进一步减轻移动装备重量是主要解决途径之一。液压系统是高端移动装备的重要组成部分,占有... 航空航天、机器人和工程机械等高端移动装备代表着国家工业技术水平,是大国重器的重要象征。为提升高端移动装备续航能力、机动性能和承载能力,进一步减轻移动装备重量是主要解决途径之一。液压系统是高端移动装备的重要组成部分,占有非常大的功率和重量,轻量化后可使整机性能得到明显改善。本文评述了国内外高端移动装备的液压元件与系统轻量化最新研究进展,分析了国内外诸多单位及学者在液压动力单元、液压驱动单元及电静液作动系统等方面的研究成果及特点,提出轻量化设计新理论、非金属材料新应用、增材制造新工艺和一体化集成新技术将是我国液压元件与系统轻量化发展方向。 展开更多

关键词 轻量化 液压系统 液压元件 移动装备 综述

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基于舵机指令前馈的电液负载模拟器同步控制 被引量：10

4

作者 韩松杉 焦宗夏 +1 位作者 尚耀星 汪成文 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期124-132,共9页

电液负载模拟器是典型的带有强运动耦合的电液力(矩)伺服系统,克服由运动干扰造成的多余力是其控制的关键问题.针对于目前常用的同步补偿算法在消除多余力实际应用中存在的问题,提出了基于舵机指令前馈的同步补偿策略.该策略采用舵机速... 电液负载模拟器是典型的带有强运动耦合的电液力(矩)伺服系统,克服由运动干扰造成的多余力是其控制的关键问题.针对于目前常用的同步补偿算法在消除多余力实际应用中存在的问题,提出了基于舵机指令前馈的同步补偿策略.该策略采用舵机速度指令信号和负载模拟器力矩反馈信号来实现精确的同步补偿,不需要舵机的速度信号、加速度信号以及阀控信号.同时该策略考虑了加载力矩对舵机输出速度的影响,相对于传统速度同步算法在大负载力矩跟踪下可得到更好的多余力消除效果,从而能实现更准确的速度同步补偿.针对于典型加载工况进行的仿真和实验结果表明,该策略能有效解决舵机运动扰动带来的多余力问题,进而提高动态加载精度. 展开更多

关键词 电液负载模拟器 液压伺服机构 同步运动 扰动抑制 速度指令

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飞机液压泵源预测与健康管理系统 被引量：19

5

作者 赵四军 王少萍 尚耀星 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期14-17,共4页

针对飞机液压泵源系统高可靠性和维修保障性要求,根据液压泵源系统故障特点提出了飞机液压泵源预测与健康管理系统的体系结构总体方案,描述了泵源预测与健康管理系统体系结构各层的功能,并对机载液压泵源健康监测系统和地面维护管理系... 针对飞机液压泵源系统高可靠性和维修保障性要求,根据液压泵源系统故障特点提出了飞机液压泵源预测与健康管理系统的体系结构总体方案,描述了泵源预测与健康管理系统体系结构各层的功能,并对机载液压泵源健康监测系统和地面维护管理系统关键技术进行了研究.基于数字信号处理器设计了机载液压泵源健康监测系统和地面维护管理数据库,给出了鲁棒、快速和智能的故障诊断算法,为典型液压泵源系统故障预测和后勤保障提供了有效的方法,实现了液压泵源系统预测与健康管理的功能. 展开更多

关键词 预测与健康管理 液压泵源系统 体系结构 故障预测

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考虑管路的飞机液压刹车系统压力振荡分析 被引量：13

6

作者 黄澄 焦宗夏 尚耀星 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期210-215,共6页

飞机液压刹车系统通常采用压力伺服阀控制刹车压力,由于布局限制,压力伺服阀和刹车作动器之间往往存在较长的液压管路.管路会给系统引入欠阻尼的频率特性,而且该特性会与压力伺服阀固有的局部压力闭环结构相耦合,使得压力伺服阀的输出... 飞机液压刹车系统通常采用压力伺服阀控制刹车压力,由于布局限制,压力伺服阀和刹车作动器之间往往存在较长的液压管路.管路会给系统引入欠阻尼的频率特性,而且该特性会与压力伺服阀固有的局部压力闭环结构相耦合,使得压力伺服阀的输出压力容易出现振荡、失稳现象.因此通过在飞机液压刹车系统建模中考虑管路模型,在频域上分析了压力伺服阀与管路、容腔耦合的现象和原因,具体给出了管路参数和油液参数变化对压力闭环的影响,并通过时域仿真进一步验证了频域分析的结论.同时分析了匹配设计管路、增加系统阻尼和降低系统增益3种避免压力闭环控制振荡失稳的方法.为飞机液压刹车系统的设计与优化提供了理论参考依据. 展开更多

关键词 飞机液压刹车系统 压力伺服阀 压力振荡 液压管路模型

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航空液压泵柱塞游隙增大故障诊断 被引量：6

7

作者 赵四军 王少萍 尚耀星 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期261-264,共4页

柱塞游隙增大是航空液压泵典型的渐进性故障之一,其故障特征模糊,样本有限,故障数据充满噪声,对其进行精确的故障诊断十分困难,因此提出了一种基于简约支持向量机的故障诊断方法.利用粗糙集对故障特征变量进行简约,去除冗余信息,在保证... 柱塞游隙增大是航空液压泵典型的渐进性故障之一,其故障特征模糊,样本有限,故障数据充满噪声,对其进行精确的故障诊断十分困难,因此提出了一种基于简约支持向量机的故障诊断方法.利用粗糙集对故障特征变量进行简约,去除冗余信息,在保证分类质量不变的前提下寻求覆盖系统故障特征的最小属性集合;将简约后的数据样本用来训练支持向量机进行故障分类.使用训练完成后的简约支持向量机进行故障诊断的实验结果表明,此种诊断方法适合于航空液压泵柱塞游隙增大的高精度故障诊断. 展开更多

关键词 简约支持向量机 粗糙集 故障诊断 航空液压泵 柱塞游隙增大

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电液飞行转台的分数阶积分滑模非线性控制 被引量：3

8

作者 韩松杉 焦宗夏 +2 位作者 汪成文 尚耀星 石岩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1411-1416,共6页

电液飞行转台是飞控系统半实物仿真测试的关键设备,它是在实验室条件下复现飞行器运动姿态的高精尖试验设备,具有重大经济价值和国防战略意义.为提高该设备的动态跟踪精度,提出一种基于分数阶积分滑模的非线性鲁棒控制策略.在积分滑模... 电液飞行转台是飞控系统半实物仿真测试的关键设备,它是在实验室条件下复现飞行器运动姿态的高精尖试验设备,具有重大经济价值和国防战略意义.为提高该设备的动态跟踪精度,提出一种基于分数阶积分滑模的非线性鲁棒控制策略.在积分滑模控制器中引入分数阶算子,能更有效地提升系统瞬态响应,并能提供更多的控制自由度.同时基于Lyapunov分析方法证明了该控制器在存在参数不确定、强外干扰力矩和未知非线性摩擦特性等情况下仍能保证系统的全局渐近稳定性.以某型电液飞行转台外框阀控马达为例,针对多种运动工况进行仿真分析,结果表明该方法能有效提高系统的瞬态性能和鲁棒能力. 展开更多

关键词 液压伺服机构 飞行转台 分数阶 滑模控制 非线性控制系统

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RTX在半实物仿真中的时延问题及解决 被引量：5

9

作者 姚建勇 焦宗夏 +1 位作者 吴帅 尚耀星 《机床与液压》 北大核心 2008年第12期162-165,共4页

对基于RTX开发的半实物仿真软件存在的时延问题进行分析,得出产生时延问题的机理,并以三轴转台为例,应用RTX实时控制解决方案,分析了时延问题在内框电机速度控制中引起的问题,并给出了可行的解决方案。实验结果表明该方案是有效的。

关键词 实时扩展系统 半实物仿真 三轴转台内框速度控制 时延

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基于虚拟仪器的液压伺服系统频率特性测试 被引量：3

10

作者 赵四军 王少萍 +1 位作者 尚耀星 周昕 《液压与气动》 北大核心 2009年第3期44-46,共3页

频率特性是液压伺服系统的基本特性,包含了系统的全部结构和参数,能够全面描述系统。因此频率特性的测试具有重要意义,传统的系统频率特性测试需要使用专用设备,昂贵的价格使其不容易在工程中推广。该文介绍了利用PXI硬件和LabVIEW软件... 频率特性是液压伺服系统的基本特性,包含了系统的全部结构和参数,能够全面描述系统。因此频率特性的测试具有重要意义,传统的系统频率特性测试需要使用专用设备,昂贵的价格使其不容易在工程中推广。该文介绍了利用PXI硬件和LabVIEW软件构建的虚拟仪器,测试液压伺服系统的频率特性。这套系统的软件采用虚拟仪器编程软件LabVIEW8,在WindowsXP操作系统下编制,人机界面友好,程序结构清晰。对于各种不太理想的实际信号,进行光滑、滤波等处理,很好的实现了系统的频率特性分析,效果同比于与昂贵的频率特性测试仪器。 展开更多

关键词 频率特性 PXI LABVIEW 虚拟仪器

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飞机结构试验用加载作动器设计与效率分析 被引量：2

11

作者 罗才瑾 尚耀星 焦宗夏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1395-1399,共5页

针对飞机结构试验尤其是静力试验中加载速度低、系统流量低的特点,设计了一种新型的基于阀控的飞机结构加载试验用的电液一体化作动器,阐述了其系统组成和工作原理,分析了阀控系统的效率问题,提出降低油源压力设计值来提高系统效率的方... 针对飞机结构试验尤其是静力试验中加载速度低、系统流量低的特点,设计了一种新型的基于阀控的飞机结构加载试验用的电液一体化作动器,阐述了其系统组成和工作原理,分析了阀控系统的效率问题,提出降低油源压力设计值来提高系统效率的方案,并通过AMESim高级建模仿真平台,对该电液一体化作动器系统进行建模仿真,验证了降低油源压力设计值方案对提高系统效率的有效性.其仿真结果表明所设计的电液一体化作动器能够满足设计要求,在飞机结构加载试验中具有很好的应用前景. 展开更多

关键词 结构试验 加载作动器 电液一体化 AMESIM仿真

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基于相似原理的液压泵重量估算方法研究

12

作者 刘晓超 王振宇 +4 位作者 邱钟毅 齐鹏远 吴帅 尚耀星 焦宗夏 《液压与气动》 北大核心 2023年第2期117-124,共8页

液压系统是机载机电系统中的重要组成部分,飞机对液压系统的装机重量有严格要求。液压元件的重量直接影响到了液压系统的整体装机重量,提前对重要液压元件进行重量估计是元件设计阶段必须考虑的问题。提出了一种基于相似原理的液压泵重... 液压系统是机载机电系统中的重要组成部分,飞机对液压系统的装机重量有严格要求。液压元件的重量直接影响到了液压系统的整体装机重量,提前对重要液压元件进行重量估计是元件设计阶段必须考虑的问题。提出了一种基于相似原理的液压泵重量估计方法,利用pv值作为液压泵重量估计的重要约束条件,将液压泵重量估计的几何参数的相似比转换为性能参数的相似比,从而直观的进行任意参数液压泵的重量估计。通过对大量液压泵重量参数的统计,拟合出液压泵重量与功率和流量的匹配关系,并设计制造了液压泵进行试验称重,结果表明,基于相似原理的液压泵重量估计误差可以控制在4.8%以内,为机载液压系统重量估计提供了一种新的参考。 展开更多

关键词 机载液压系统 泵 相似原理 重量估计 PV值 数据拟合

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叶片式液压摆动马达的非线性泄漏分析 被引量：7

13

作者 王增 焦宗夏 +1 位作者 汪成文 尚耀星 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期486-493,共8页

摆叶马达是一种高精度的液压执行机构,内部密封结构较复杂.针对摆叶马达的密封结构特性,分析了它的泄漏组成,提出了它的非线性泄漏计算模型,并得出影响泄漏的关键因素和减小泄漏需采取的措施.在工程实际中,摆叶马达存在密封失效的问题,... 摆叶马达是一种高精度的液压执行机构,内部密封结构较复杂.针对摆叶马达的密封结构特性,分析了它的泄漏组成,提出了它的非线性泄漏计算模型,并得出影响泄漏的关键因素和减小泄漏需采取的措施.在工程实际中,摆叶马达存在密封失效的问题,通过理论分析得出了密封失效的原因在于轴肩密封,轴肩密封中O形圈的预压缩量决定了密封失效的临界压力.摆叶马达泄漏量的增大不仅仅与密封压力和速度有关,而且与马达叶片转角也有关系,它的非线性模型也为液压伺服系统提供了理论依据. 展开更多

关键词 摆叶马达 摆动缸 密封 泄漏 非线性泄漏模型

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电静液作动器多目标优化设计 被引量：9

14

作者 于波 吴帅 +1 位作者 尚耀星 焦宗夏 《液压与气动》 北大核心 2018年第5期26-31,共6页

电静液作动器(EHA)设计需要考虑质量、刚度、效率等指标的综合最优,而且这些目标之间通常相互矛盾,是一个多目标优化设计难题。提出一种针对EHA的多目标优化设计方法,给出了EHA质量、刚度、效率的评价模型,通过多目标粒子群优化算法对... 电静液作动器(EHA)设计需要考虑质量、刚度、效率等指标的综合最优,而且这些目标之间通常相互矛盾,是一个多目标优化设计难题。提出一种针对EHA的多目标优化设计方法,给出了EHA质量、刚度、效率的评价模型,通过多目标粒子群优化算法对连杆长度、舵面初始角度、泵的排量等关键设计变量进行智能优化,获得帕累托优化设计集合,并进一步采用层次分析法对帕累托集合中的方案进行综合决策,按照给定的多目标间的权重,实现了方案的排序和EAH的优化设计。 展开更多

关键词 电静液作动器 多目标优化 粒子群算法 层次分析法

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民用飞机轮速传感器综述 被引量：1

15

作者 赵兰浩 孟庆堂 +3 位作者 郑楚良 李冰 钱浩 尚耀星 《民用飞机设计与研究》 2021年第2期37-43,共7页

民用飞机轮速传感器是飞机刹车系统的关键设备,用于刹车系统的防滑控制,防止刹车过程中机轮深度打滑和锁死。简要介绍了国外飞机轮速传感器随防滑刹车系统的发展历史,从工作原理和结构形式等方面阐述了变磁阻式、直流式、霍尔式和光电... 民用飞机轮速传感器是飞机刹车系统的关键设备,用于刹车系统的防滑控制,防止刹车过程中机轮深度打滑和锁死。简要介绍了国外飞机轮速传感器随防滑刹车系统的发展历史,从工作原理和结构形式等方面阐述了变磁阻式、直流式、霍尔式和光电式四种类型的轮速传感器。目前主流民用飞机(包括A320、A330和波音737、波音747、波音777等机型)均采用变磁阻式轮速传感器,其产品形式多样,属于较为成熟的产品;波音787飞机在大型民用客机上采用了霍尔式轮速传感器,其具有体积小重量轻,响应速度快的优势,具有较好的应用前景;公开资料显示,直流式轮速传感器结构复杂、可靠性较低,在协和号飞机上有应用;光电式轮速传感器对振动环境等要求较高,当前技术水平无法满足机轮处恶劣的振动环境,目前尚无装机产品。 展开更多

关键词 飞机 轮速传感器 变磁阻式 直流式 霍尔式

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碳纤维液压缸纤维增强层正向设计方法

16

作者 尚耀星 姜超凡 +3 位作者 于天 李瑶 王业硕 焦宗夏 《机械工程学报》 北大核心 2025年第2期338-345,共8页

液压缸在航空航天、工程机械等领域的轻量化有着很大潜力,其中碳纤维替代金属就是重点方向之一。以往碳纤维液压缸纤维增强层的设计大多基于工程经验,缺乏正向设计方法,由于碳纤维增强层的强度和刚度直接由碳纤维的总层数和每层的铺层... 液压缸在航空航天、工程机械等领域的轻量化有着很大潜力,其中碳纤维替代金属就是重点方向之一。以往碳纤维液压缸纤维增强层的设计大多基于工程经验,缺乏正向设计方法,由于碳纤维增强层的强度和刚度直接由碳纤维的总层数和每层的铺层角度综合决定的,所以为了满足液压缸耐压和密封等设计需求,提出一种碳纤维液压缸纤维增强层的正向设计方法,确定了碳纤维增强层的总层数和每层铺层角度。设计方法共分为两步,第一步利用复合材料网格理论确定增强层纤维总层数,第二步基于层合筒力学模型,利用多目标粒子群算法得到优质解集Pareto前沿,然后根据评价函数选择出最合适的角度铺层方案。给出一实例通过正向设计方法获得最佳铺层方案,利用有限元进行应力计算,根据蔡吴强度理论进行强度校核,与正向设计方法计算出的结果比对之后,证明了该正向设计方法的可行性。根据仿真数据分析了铺层角度对强度刚度影响的规律。最后以最佳铺层方案为例,说明了利用该正向设计方法设计的碳纤维增强层相比于替代掉的金属有着很好的减重效果。 展开更多

关键词 液压缸 轻量化 碳纤维 纤维增强层 铺层 正向设计

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碳纤维复合材料液压缸的活塞杆力学分析与设计

17

作者 尚耀星 王业硕 +2 位作者 于天 李瑶 焦宗夏 《机械工程学报》 北大核心 2025年第4期314-322,共9页

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composites,CFRP)凭借其优异性能在液压元件与系统轻量化方面受到广泛关注。目前,CFRP在液压缸上的应用主要集中于缸筒,而在活塞杆中的应用研究较少。针对大推拉力的细活塞杆的轻量化,从复... 碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composites,CFRP)凭借其优异性能在液压元件与系统轻量化方面受到广泛关注。目前,CFRP在液压缸上的应用主要集中于缸筒,而在活塞杆中的应用研究较少。针对大推拉力的细活塞杆的轻量化,从复合材料杆的力学简化模型出发,研究复合材料的厚度、角度参数的影响,指导复合材料杆的铺层设计。对于CFRP活塞杆的金属-非金属连接结构,设计CFRP与金属接头的凸台嵌合结构,并对结构参数进行优化。形成基于有限元的异质材料活塞杆分析方法,设计试制轻量化活塞杆样件,并组装成液压缸样机进行测试,试验结果表明活塞杆满足设计要求,比同尺寸钢制活塞杆减重64.77%,验证了CFRP在液压缸制造中的可行性和轻量化潜力。 展开更多

关键词 液压缸 活塞杆 轻量化 碳纤维增强复合材料

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复合材料伺服液压缸精准摩擦特性测试方法研究

18

作者 姜琳琳 于天 +2 位作者 李瑶 焦宗夏 尚耀星 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期338-347,共10页

复合材料伺服液压缸是液压缸轻量化的创新解决方案,能否利用其替代传统液压缸,摩擦特性是核心因素之一,它对电液伺服系统的控制精度和动态性能产生影响。传统液压缸摩擦测试一般采用粗放的启动压力测量法,针对新研制的复合材料液压缸,... 复合材料伺服液压缸是液压缸轻量化的创新解决方案,能否利用其替代传统液压缸,摩擦特性是核心因素之一,它对电液伺服系统的控制精度和动态性能产生影响。传统液压缸摩擦测试一般采用粗放的启动压力测量法,针对新研制的复合材料液压缸,提出一种宽速高效的精准摩擦测试方法。该方法采用对顶拖动原理,向位置拖动缸施加控制指令,使位置拖动缸拖动被测缸进行变速运动,获得被测缸在宽速范围内的摩擦力、速度实测值,然后拟合摩擦力-速度曲线,辨识获得被测液压缸的摩擦特征参数。提出高频段摩擦力-速度特征点标记方法与变步长宽速拖动方法,提升摩擦特性测试精度。搭建碳纤维液压缸摩擦试验台,验证该测试方法的有效性,测试结果指导碳纤维液压缸筒的刚度匹配设计。 展开更多

关键词 液压传动 伺服液压缸 摩擦特性 复合材料 摩擦测试

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基于极限性能要求的电液负载模拟器多刚度与非线性复合数学模型 被引量：11

19

作者 尚耀星 吴帅 +1 位作者 焦宗夏 王晓东 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1331-1340,共10页

揭示了传统模型的建模精度是影响电液负载模拟器极限性能研究的主要问题。分析并建立了多刚度与非线性复合数学模型,引入了基于舵机安装刚度、负载刚度、力矩传感器刚度、加载马达轴刚度的多刚度模型;合成了伺服阀的流量非线性、系统的... 揭示了传统模型的建模精度是影响电液负载模拟器极限性能研究的主要问题。分析并建立了多刚度与非线性复合数学模型,引入了基于舵机安装刚度、负载刚度、力矩传感器刚度、加载马达轴刚度的多刚度模型;合成了伺服阀的流量非线性、系统的饱和与摩擦等非线性环节;并与传统线性模型进行了比对分析与仿真实验,验证了模型的精确性。结果表明复合数学模型更真实而且精确地表征了系统物理情况,为系统结构参数优化设计和控制策略研究提供了理论基础。 展开更多

关键词 液压 电液负载模拟器 模型 非线性系统 刚度 极限性能

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