基于AMESim和MATLAB联合仿真的双变量电动静液作动器性能分析.pdf

电动静液作动器（EHA）在航空领域，特别是在多/全电飞机（More/All Electric Aircraft）机载作动系统中占据重要地位，因为它是新型功率电传（PBW，Power-by-wire）作动器实现形式中的一种。EHA系统能够通过电控液压的方式来实现飞机作动系统的精确控制，提高飞机系统的性能和可靠性。 AMESim（Advanced Modeling Environment for performing Simulation of engineering systems）是一种先进的仿真软件，用于多学科领域内系统的建模、仿真和分析。它广泛应用于汽车、航空航天、机械、能源和流程工业等领域。AMESim特别适合于液压和气动系统的建模和仿真，因为它能够提供图形化的界面和丰富的液压元件库。 MATLAB（Matrix Laboratory）是一个高级的数值计算环境和第四代编程语言，广泛应用于工程计算、控制设计、信号处理、图像分析等领域。MATLAB能够进行复杂的数学运算，并且具有强大的数据处理和可视化功能，这对于分析和理解仿真结果非常重要。 AMESim和MATLAB的联合仿真技术是指利用AMESim的液压和气动系统仿真优势和MATLAB强大的算法、控制功能，将两者结合起来进行复杂系统的研究。在本文中，双变量EHA系统的机械、液压部分模型是在AMESim中建立的，而电机和控制部分的模型则是在MATLAB中建立的。通过接口技术，将这两个模型结合起来，形成了EHA系统的完整非线性数学模型。 仿真分析是通过分配解耦控制策略进行的，这种策略可以有效地解决双变量EHA系统存在的相乘非线性问题。相乘非线性是指系统的输出同时依赖于多个输入的相互作用。通过解耦控制策略，可以将系统的相互依赖性降低，简化控制设计并提高控制系统的稳定性和精确度。 阶跃响应和正弦响应性能仿真分析是评估系统动态特性的常用方法。阶跃响应可以揭示系统对突变输入的反应，而正弦响应则能够评估系统对周期性输入的适应能力。在本文中，通过AMESim和MATLAB联合仿真技术对EHA系统进行这两类性能仿真分析，从而验证了设计的EHA系统的性能满足预定的要求。 双变量EHA系统之所以被特别提出，是因为它能在同一个作动器中实现两个独立变量（例如压力和流量）的控制，这比传统的单变量作动器提供了更多的控制自由度和灵活性。这种特性使得双变量EHA系统在需要精确控制的应用场合，例如在航空航天器上，具有更大的优势。 通过本文的研究，我们可以得到一个系统的设计和分析流程，该流程不仅适用于EHA系统，也可以拓展到其他复杂的机电液一体化系统设计和仿真中。该流程包括系统结构和工作原理分析、基于AMESim的液压机械部分建模、基于MATLAB的电机控制部分建模、基于接口技术的模型整合以及联合仿真技术和控制策略的设计与分析。这一整套的仿真和分析方法对于理解和优化复杂系统的动态性能具有重要意义。