Математическое моделирование электромеханического рулевого привода с шариковинтовой передачей с учетом нелинейностей типа «сухое трение» и «люфт»

Авторы

Билялетдинова Л. Р.^*, Стеблинкин А. И.^**

Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия

*e-mail: kedr23k@yandex.ru
**e-mail: Anton.Steblinkin@tsagi.ru

Аннотация

Представлено описание математической модели динамики электромеханического рулевого привода (ЭМРП) руля высоты регионального пассажирского самолета, а также результаты математического моделирования привода. В разработанной в программном пакете MATLAB/Simulink модели привода реализованы различные подмодели нелинейностей типа «сухое трение» и «люфт», а также переключаемые уровни детализации подмоделей силовой электроники, электродвигателя и механической части, благодаря чему при решении различных задач обеспечивается баланс между точностью и скоростью моделирования. В результате одна и та же «универсальная» модель может быть использована в процессе разработки электромеханической системы управления рулем самолета инженерными командами, отвечающими за решение отдельных задач. На основании результатов математического моделирования продемонстрировано влияние параметров нелинейностей типа «сухое трение» и «люфт» и способа их программной реализации на качество регулирования и характеристики привода. В частности, показано, что для учета эффектов сухого трения наиболее оптимальным с точки зрения точности моделирования является разделение фаз движения (покой, движение, страгивание) по признаку малости скорости, без использования аппроксимирующих функций, заменяющих функцию sign. Также показано, что линейная жесткость шариковинтового преобразователя привода оказывает несущественное влияние на частотные характеристики привода в области частот управления рулевой поверхностью, а замена трехфазного электродвигателя однофазным при редуцировании модели ЭМРП не всегда допустима.

Ключевые слова

моделирование электромеханического привода, моделирование шариковинтовой передачи, моделирование трения, моделирование люфта редуктора

Библиографический список

1. Константинов С.В., Халецкий Л.В., Стеблинкин А.И., Паршин А.А. Перспективы внедрения энергосберегающих технологий в разработку систем рулевых приводов самолетов // Полёт. 2012. № 10. C. 21-29.

2. Константинов Г.С., Кувшинов В.М., Кузнецов И.П., Паршин А.А., Редько П.Г., Стеблинкин А.И., Халецкий Л.В. Перспективы и проблемы создания рулевых приводов с электрическим энергопитанием // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 2. С. 149-160.

3. EPICA (Electrically Powered Integrated Control (SMART) Actuators) Program Results. – 1994. URL: www.cordis.europa.eu/project/rcn/5492_en.pdf

4. Linden F., Schlegel C., Christmann M., Regula G., Hill C., Giangrande P., Mare J.-C., Egana I. Implementation Of a Modelica Library for Simulation of Electromechanical Actuators for Aircraft and Helicopters // Proceedings of the 10th International Modelica Conference. 2014, pp.757-766.

5. Константинов С.В., Кузнецов В.Е., Поляхов Н.Д. Электрогидравлические рулевые приводы с адаптивным управлением маневренных самолетов. – СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. – 511 с.
6. The RESEARCH project, 2016, www.research-project.aero
7. Combine multiple signals into single signal – Simulink, 2016, www.mathworks.com/help/simulink/slref/merge.html
8. Калачёв Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика). – М.: ЭФО, 2013. – 63 с.
9. Andersson S., Soderberg A., Bjorklund S. Friction models for sliding dry, boundary and mixed lubricated contacts // Tribology International. 2007. № 40, pp. 580-587.
10. Шрейнер Р.Т. Моделирование моментов нагрузки электродвигателей в MATLAB // Молодой ученый. 2010. № 8 (19). С. 6-12.
11. Canudas C., Olsson H., Astrom K., Lischinsky P. A new model for Control of Systems with Friction // IEEE Transactions on Automatic Control. 1995. Vol. 40. № 3, pp. 419-425.

Скачать статью