来源:Actuators 发布时间:2022/1/26 18:24:24
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Actuators:航天专题精选文章 | MDPI 编辑荐读

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本期荐读精选了近三年发表在Actuators 期刊“Aircraft Actuators (飞机执行器)”专题的5篇优秀文章,内容涵盖了反电动势重构的新型执行器故障识别、多电飞机、机翼飞机、变循环航空发动机以及变形翼执行器的容错控制和姿态控制,希望为相关领域读者带来有价值的参考。

文章推荐

1. Innovative Actuator Fault Identification Based on Back Electromotive Force Reconstruction

基于反电动势重构的新型执行器故障识别

Gaetano Quattrocchi et al.

DOI:10.3390/act9030050

Prognostics algorithm schematization.

图式化的预测算法。

在过去的十年里,电动和全电动设计理念蓬勃兴起,传统的液压执行器不断向电动执行器 (EMA) 转变升级。为确保安全可靠,需要新的预测和诊断方法,以防止性能下降和/或故障传播。此外,使用有效的预测方法可以改善维护计划能力,降低相应成本,从而更好地了解系统健康状态和性能评估。本文提出了一种新型/实时EMAs预测方法,以虚拟传感器方法确定的重构反电动势 (back-EMF) 为样本,评估当前系统状态,检测可能的线圈部分短路和转子不平衡,研究了人工神经网络在航空航天机电执行器预测目的中的应用。

2. Active Fault-Tolerant Control Strategy for More Electric Aircraft under Actuation System Failure

驱动系统故障下,多电飞机的主动容错控制策略

Xiaozhe Sun et al.

DOI:10.3390/act9040122

Structure of active fault-tolerant control strategy.

主动容错控制方法结构图。

飞机液压系统是飞机驱动系统的重要组成部分,液压系统的失效导致近年来一系列灾难性事故的发生。水力损失的原因可能是泄漏、堵塞或结构损坏。幸运的是,多电飞机 (MEA) 的发展为解决这一难题提供了新途径。针对液压系统总损失和驱动系统故障,创新设计了主动容错控制方法 (AFTC)。本文重点研究了两种情况:飞机液体泄漏、堵塞和垂直尾部损伤。针对飞机泄漏、堵塞,将不同冗余驱动系统 (DRAS) 应用于MEA中,当整个液压系统发生故障时,液压驱动系统 (HA) 转换为电液驱动系统 (EHA);根据二者的差距,创建退化模型。针对垂直尾翼损伤,首先采用发动机差速推力控制,来帮助恢复横向稳定性。同时创建了发动机推力动力学模型,和发动机差推力与舵偏转之间的映射关系。最后基于模型参考控制 (MRC) 和线性二次调节器 (LQR),设计出AFTC,通过与美国国家航空航天局 (NASA) 通用运输模型 (GTM) 的比较仿真,验证了该方法的正确性。

3. Finite Time Convergence Incremental Nonlinear Dynamic Inversion-Based Attitude Control for Flying—Wing Aircraft with Actuator Faults

基于FINDI的机翼飞机执行器故障姿态控制

Shaojie Zhang et al.

DOI:10.3390/act9030070

Control allocation without actuator fault.

无执行机构故障的控制配置。

针对多执行器故障的机翼飞机姿态跟踪控制问题,本文提出了一种双环容错姿态控制方案。外姿态环采用正则非线性动态反演 (NDI) 控制,内角速度环采用有限时间收敛增量非线性动态反演 (FINDI)。预定性能界限 (PPB) 将跟踪误差限制在一个残差集内。这种新的带控制分配的PPB-FINDI方法,大大提高了非线性系统的容错能力。此外,引入最优的抗绕组补偿器 (AW),用于解决执行器饱和问题。

4. Actuator Fault Tolerant Control of Variable Cycle Engine Using Sliding Mode Control Scheme

基于滑模的变循环航空发动机执行器容错控制

Yuan Yuan et al.

DOI:10.3390/act10020024

Structure of the actuator fault tolerant control design.

执行器的容错控制设计结构图。

本文提出了一种针对变循环发动机执行器故障的容错控制系统。在变循环发动机变几何部件优化性能的保证下,采用“功能冗余”思想将控制力分配到无故障执行器。该设计由故障重构和容错控制两部分组成,分别采用滑模观测器和滑模控制方案。考虑到故障重构结果的不准确性,提出的设计只需要不准确的故障信息。结果证明了闭环控制系统的稳定性,并分析了所提控制律的存在条件。本文还揭示了其与滑模控制分配设计和自适应滑模控制设计的关系,研究了喷嘴区域执行器失效容错的应用实例。结果表明,该设计具有良好的容错能力,可达到与无故障时相同的控制效果。最后,在实时分布式控制系统中进行了硬件在环测试,从工程角度验证了该设计的实用性。

5. Electromechanical Actuation for Morphing Winglets

变形翼的机电执行器

Ignazio Dimino et al.

DOI:10.3390/act8020042

Morphing winglet concept with upper and lower control surfaces.

变形翼的概念与上、下控制面。

伺服电机作为未来航空技术的关键推动者,为创新结构概念 (如仿生变形结构),从基础研究向商用客机的应用提供了新机会。本文中,作者解决了机电致动器 (EMA) 技术在未来变形翼应用中的发展和集成方面面临的主要挑战,能够自适应地增强飞机的空气动力学性能并减少关键的机翼结构载荷。该研究在清洁天空2支线飞机示范平台 (IADP) 内进行,旨在为绿色支线飞机开发自适应小翼概念。基于有限元工具被用于自适应设备的结构设计,其特征是两个独立的可移动标签与线性直驱型驱动完全集成。结构设计过程是根据支线飞机所带来的适航需求进行的。为了保证在适用的飞行负载包络线运行,该负载控制系统需要非常苛刻的驱动性能和足够的操作可靠性。这就要求非常紧凑的直接驱动执行器设计来实现,其中滚珠再循环装置集成在螺杆轴内。本文还重点研究了特定位置内阻塞结构所需的断电电制动,并在操作过程中动态制动可移动面,使其跟随指令位置。最后通过最临界条件下的线性应力计算和法向模态分析,分别验证了小翼布局的静态和动态鲁棒性。

Actuators 期刊介绍

主编:Kenji Uchino, University Park, USA

期刊下设包括执行器材料、航空执行器、机器人执行器、控制系统等10个专题,为执行器和控制系统的科学和技术提供了一个先进的论坛。

2020 Impact Factor: 1.994

2020 CiteScore: 3.0

TFD*: 14.4 Days

MPT*: 39 Days

*TFD: First Decision Time; MPT: Median Publication Time

 
 
 
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