第四章-1 舵機工作原理

1、第四章第四章 舵機與舵回路舵機與舵回路舵機的工作原理舵機的特性分析l舵回路（伺服隨動系統(tǒng)）：按照指令模型裝置或敏感元件輸出的電信號操縱舵面，實現(xiàn)飛機角運動或軌跡運動的自動穩(wěn)定和控制。l執(zhí)行元件：舵機l負載：鉸鏈力矩l用途：改善舵機性能l方法：引入內反饋電動舵機電動舵機l以電力為能源，通常由電動機（直流或交流）、測速裝置、位置傳感器、齒輪傳動裝置和安全保護裝置等組成。l控制方式 直接式：改變電動機的電樞電壓或激磁電壓，直接控制輸出軸的轉速和方向。 間接式：在電動機恒速轉動時，通過離合器的吸合，間接控制舵機輸出軸的轉速和方向。電動舵機電動舵機磁粉離合器間接控制的電動舵機人工/自動保護換向電動舵機電

2、動舵機l磁粉離合器的機械特性曲線l鉸鏈力矩的存在影響機械特性液壓舵機液壓舵機l以高壓液體為能源l按照作用分為： 液壓舵機：直接推動舵面偏轉 電液副舵機：通過液壓助力器帶動舵面偏轉電液復合舵機電液復合舵機l電液副舵機和液壓主舵機組裝而成l具有人工駕駛、自動控制、復合工作和應急操縱等四種工作狀態(tài)l組成：電液副舵機、主舵機、電磁轉換機構、鎖緊機構和復合搖臂等，為保證舵機的可靠性，用兩套獨立的液壓源供油。余度舵機余度舵機l電傳操縱系統(tǒng)中，駕駛員只通過電氣通道驅動舵面，其可靠性要求高。l多余度技術：有備份，用幾套相同的舵機組合在一起共同操縱舵面。余度舵機余度舵機l三套相同的電液副舵機，三套作動筒的活塞桿

3、同時連接在一根桿上，一起運動。l正常情況下，A“主動”lA故障，B變?yōu)椤爸鲃印眑B故障，C變“主動”舵面的負載特性舵面的負載特性l研究意義：飛行控制系統(tǒng)的性能很大程度上取決于舵機的性能。l研究方法：從負載入手分析舵面的負載特性，研究電動和液壓舵機的動特性及舵面負載對舵機性能的影響。舵面的負載特性舵面的負載特性l舵面的負載-鉸鏈力矩l主要由舵面偏轉引起l相同舵偏角產生的鉸鏈力矩隨飛行狀態(tài)改變，動壓Q越大，鉸鏈力矩越大，方向隨之改變。l通常舵面轉軸的位置設置在壓力重心的前面舵面的負載特性舵面的負載特性l動壓增大，鉸鏈力矩急劇增大。l為減小鉸鏈力矩，把舵面偏轉的位置設置在壓力中心變化范圍的中間。l壓

4、力中心線位于轉軸 后面時， ，鉸鏈力矩力圖使舵面恢復到中間位置。l反之， ，鉸鏈 力矩力圖使舵面繼續(xù) 偏轉，出現(xiàn)鉸鏈力矩 反操縱現(xiàn)象。舵機的動特性舵機的動特性l電動舵機的動特性電動舵機中電動機的機械特性非線性曲線，難以描述和分析采用線性化的方法研究平衡狀態(tài)附近的增量運動。將非線性機械特性曲線近似為斜率為B的線性機械特性曲線。B-輸入電壓為常數時，輸出力矩M對角速度w的偏導數。舵機的動特性舵機的動特性l電動舵機的動特性電動舵機中電動機的線性化力矩特性同樣，把電動舵機中電動機的力矩特性近似為斜率為A的線性力矩特性。舵機的動特性舵機的動特性l電動舵機的動特性磁粉離合器控制的間接式電動舵機原理方塊圖忽

5、略摩擦力矩的影響，電動舵機運動方程描述為：舵機的動特性舵機的動特性l電動舵機的動特性由上方塊圖可得 ，空載時電動舵機輸入電壓對鼓輪的傳遞函數：忽略時間常數TM：0B 舵機的動特性舵機的動特性l電動舵機的動特性舵面負載不為零時：負載情況下傳遞函數：忽略時間常數TM：減速增矩舵機的動特性舵機的動特性l電動舵機的動特性可見：磁粉離合器控制的電動舵機空載動特性可描述為兩個積分環(huán)節(jié)與一個慣性環(huán)節(jié)的串聯(lián)。電動舵機負載情況下的動特性可描述為一個二階無阻尼振蕩環(huán)節(jié)與一個慣性環(huán)節(jié)的串聯(lián)。近似分析中可忽略舵機的電氣時間常數TM。舵機的動特性舵機的動特性l液壓舵機的動特性有載動特性可描述為一個慣性環(huán)節(jié)和一個二階振蕩

6、環(huán)節(jié)的串聯(lián)。液壓舵機的空載動特性可描述為一個積分環(huán)節(jié)和一個二階振蕩環(huán)節(jié)的串聯(lián)。舵機的動特性舵機的動特性l鉸鏈力矩對舵機動特性的影響電動與液壓舵機的傳遞函數均包括鉸鏈力矩系數 ，顯然負載鉸鏈力矩的變化會改變舵機的原有特性。假設電動舵機機械特性斜率B不為零，由方塊圖寫出其電動舵機負載傳遞函數：在鉸鏈力矩作用下，舵機傳遞函數中含有系數 ， 隨飛行狀態(tài)而變化，致使舵機的動特性隨之變化。如果 0，出現(xiàn)鉸鏈力矩反操縱，傳遞函數中將包括一個不穩(wěn)定的二階振蕩環(huán)節(jié)，舵機工作將不穩(wěn)定。舵機的動特性舵機的動特性l鉸鏈力矩對舵機動特性的影響舵機的穩(wěn)態(tài)輸出值，在有負載時：有負載時，鼓輪的輸出轉角正比于輸入電壓，并與動壓 成正比。 其穩(wěn)態(tài)輸出也隨飛行狀態(tài)的變化而變化，當 增大時穩(wěn)態(tài)偏轉角減小。鉸鏈力矩對舵機的動特性和靜特性均有很大影響，且隨飛