Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

في هذا البحث ، تم تقديم مرشح تكيفي يعتمد على خوارزمية المربع المتوسط الأدنى (NLMS) وطريقة تقدير سرعة الدوران للكشف عن الأعطال الكهربائية والهيدروليكية للمشغل الكهروهيدروستاتيكي (EHA). يتم التحقق من فعالية وجدوى الطرق المذكورة أعلاه من خلال المحاكاة والتجارب.

Abstract

المشغل الكهروهيدروستاتيكي (EHA) هو جهاز تشغيل واعد يستخدم في أنظمة التحكم في الطيران لمزيد من الطائرات الكهربائية (MEA) نظرا لكثافة الطاقة العالية والصيانة المنخفضة. نظرا لأن موثوقية النظام تتناقص مع زيادة التعقيد ، فقد أصبح اكتشاف الأخطاء ذا أهمية متزايدة. في هذه الورقة ، تم تصميم مرشح تكيفي بناء على خوارزمية متوسط المربع الأدنى (NLMS) ، والتي يمكنها تحديد مقاومة لفات المحرك عبر الإنترنت للكشف عن الأعطال الكهربائية في EHA. بالإضافة إلى ذلك ، بناء على العلاقة التحليلية بين سرعة الدوران والإزاحة ، تم تصميم طريقة تقدير سرعة الدوران. من خلال مقارنة سرعة الدوران الفعلية مع السرعة المقدرة ، يمكن اكتشاف الأعطال الهيدروليكية. للتحقق من فعالية الطريقة المذكورة أعلاه ، تم تطبيق برنامج للنمذجة والمحاكاة ، والتي تضمنت حقن الأخطاء واكتشافها. على هذا الأساس ، تم بناء منصة تجريبية ثم خضعت لسلسلة من تجارب التحقق من الصحة. تشير النتائج إلى أن طريقة اكتشاف الأعطال لديها القدرة على اكتشاف الأعطال الكهربائية والهيدروليكية في EHA.

Introduction

يعد المشغل الكهروهيدروستاتيكي (EHA) مكونا رئيسيا للتحكم في الطيران في المزيد من الطائرات الكهربائية (MEA). يظهر الهيكل النموذجي ل EHA في الشكل 1. يضمن هيكلها المدمج كثافة طاقة عالية وصيانة منخفضة وتحملا أعلى للأعطال والسلامة مقارنة بمشغل المؤازرة الهيدروليكي التقليدي (HSA)1. ومع ذلك ، فإن الموثوقية الحالية ل EHA لا يمكن أن تلبي المتطلبات العملية لمزيد من الطائرات الكهربائية2. نتيجة لذلك ، تم إدخال تقنية التكرار في تصميم EHA. لتحقيق أقصى قدر من فعالية تقنية التكرار ، يجب مراقبة حالة تشغيل النظام بطريقة اكتشاف الأعطال3. وفقا للموقع الذي يحدث فيه الخطأ ، يمكن تقسيم أوضاع الخطأ في EHA إلى أخطاء وحدة التحكم المؤازرة وأخطاء وحدة التحكم في الطاقة (PCU). يمكن تقسيم أخطاء PCU إلى أخطاء أجهزة الاستشعار ، وأخطاء الوحدة الكهروميكانيكية ، وأخطاء الوحدة الهيدروليكية. آلية خطأ وحدة التحكم المؤازرة لها علاقة قليلة بجسم EHA ، واحتمال خطأ المستشعر أقل بكثير من مكون الجهاز4. لذلك ، نركز على أخطاء الوحدة الكهروميكانيكية والوحدة الهيدروليكية في هذا البحث.

تشمل أخطاء الوحدة الكهروميكانيكية أعطال وحدة محرك المحرك وأخطاء محرك التيار المستمر بدون فرش (BLDCM). بشكل عام ، يكون احتمال حدوث خطأ في إلكترونيات محرك الطاقة (PDE) (على سبيل المثال ، خطأ ماس كهربائى ، خطأ في الدائرة المفتوحة) مرتفعا نسبيا. عند حدوث عطل ماس كهربائى ، يرتفع تيار PDE بشكل حاد في فترة زمنية قصيرة ، مما يتسبب في عواقب وخيمة مثل إيقاف تشغيل المحرك أو تلف المكونات الكهربائية. على الرغم من أن المحرك يمكن أن يحافظ على حالة عمله بعد حدوث خطأ في الدائرة المفتوحة ، إلا أن التيار الزائد والجهد الزائد للمكونات الكهربائية الأخرى لا يزال أمرا لا مفر منه ، وبالتالي قد تحدث أخطاء ثانوية5. أما بالنسبة ل BLDCMs ، فإن لفات المحرك هي الأكثر عرضة للأعطال من ماس كهربائى أو دائرة مفتوحة6. يتم توصيل PDE في الوحدة الكهروميكانيكية في سلسلة مع لفات المحرك المقابلة. طريقة اكتشاف الأعطال المصممة لملفات المحرك فعالة أيضا عند التعامل مع الأعطال في PDE. لذلك ، يجب اكتشاف أعطال الوحدة الكهروميكانيكية ، بما في ذلك في كل من المحرك و PDE ، عبر الإنترنت.

تشمل أعطال الوحدة الهيدروليكية حدوث الأعطال في مضخة المكبس ذات الإزاحة الثابتة ، ومجموعة الصمامات المدمجة ، وأسطوانة التشغيل7. تتكون مضخة المكبس EHA من المكابس وألواح الرش وألواح الصمامات. الأضرار التي لحقت الختم وارتداء لوحة الصمام هي الأشكال الرئيسية للخطأ8. يزيد وضعا الخطأ هذان من تسرب المضخة. تتبع التغييرات غير الطبيعية في تدفق الخرج والضغط ، وفي النهاية تؤدي إلى انخفاض في سرعة أسطوانة التشغيل وتقليل أداء المؤازرة للنظام. تتضمن أوضاع الخطأ في كتلة الصمام المدمجة خطأ الخزان المضغوط ، وخطأ صمام الفحص ، وخطأ صمام التنفيس ، وخطأ صمام اختيار الوضع. عادة ما يعتمد الخزان المضغوط على تصميم ذاتي التعزيز بموثوقية عالية. ومع ذلك ، عند حدوث خطأ ، يؤدي ضغط الشحن غير الكافي إلى تجويف المضخة ، مما يؤدي إلى تدفق خرج غير طبيعي. يعد إجهاد الزنبرك وتآكل المكونات والتشوه من أوضاع الخطأ الشائعة في صمامات الفحص وصمامات التنفيس. يظهر خطأ صمام الفحص على شكل تسرب عكسي ، مما يؤدي مباشرة إلى تدفق غير طبيعي. يؤدي خطأ صمام التنفيس إلى وظيفة حماية غير صالحة ، مما يؤدي إلى ضغط غير طبيعي. الأخطاء الشائعة لصمام اختيار الوضع هي فشل زنبرك العودة وملفات الأسلاك المكسورة. يتسبب الأول في التبديل الحالي لحالة العمل ، مما يؤدي إلى حركة غير طبيعية لأسطوانة التشغيل. يؤدي خطأ أسطوانة التشغيل إلى انخفاض في دقة التحكم في الموضع والأداء الديناميكي. باختصار ، تتسبب أخطاء الوحدات الهيدروليكية في تدفق وضغط غير طبيعيين9. نظرا لأن التدفق وسرعة دوران المحرك متناسبان تقريبا في نظام EHA ، يمكن مراقبة سرعة الدوران عبر الإنترنت لاكتشاف التدفق والضغط غير الطبيعيين بسبب الأعطال المفاجئة.

يجب تصميم طرق الكشف عن الأعطال المقابلة التي تستهدف أعطال الوحدة الكهروميكانيكية المذكورة سابقا وأعطال الوحدة الهيدروليكية. تتضمن طرق اكتشاف الأعطال في النظام الكهروميكانيكي بشكل أساسي تقدير الحالة وتحديد المعلمات10. يتم بناء مراقب الحالة على أساس نموذج رياضي للنظام يقوم بتقدير الحالة وتحديد الأخطاء من خلال تحليل التسلسل المتبقي الناتج عن المراقب. اقترح Alcorta et al. مراقبا غير خطي بسيطا وجديدا مع مصطلحين تصحيحيين للكشف عن خطأ الاهتزاز في الطائرات التجارية ، وهو فعال للغاية11. ومع ذلك ، يجب أن يحل هذا النوع من الأساليب مشكلة متانة المراقب. بمعنى آخر ، يجب أن يمنع التغييرات في التسلسل المتبقي الناجم عن معلومات غير خاطئة مثل خطأ النموذج أو الاضطرابات الخارجية. علاوة على ذلك ، غالبا ما تتطلب هذه الطريقة معلومات نموذج دقيقة للغاية ، والتي يصعب عادة جمعها في التطبيقات الهندسية العملية.

تستخدم طريقة تحديد المعلمات خوارزميات معينة لتحديد المعلمات المهمة في النظام. عند حدوث خطأ ، تتغير قيمة المعلمة المقابلة أيضا. لذلك ، يمكن اكتشاف الأخطاء عن طريق اكتشاف تغيير في المعلمات. لا تتطلب طريقة تحديد المعلمة حساب التسلسل المتبقي ، لذلك يمكنها تجنب تأثير الاضطرابات على دقة الكشف. تم استخدام المرشح التكيفي على نطاق واسع في تحديد المعلمات نظرا لسهولة تنفيذه وأدائه المستقر ، مما يعني أنه طريقة مواتية ومجدية للكشف عن الأعطال الكهروميكانيكية12. اقترح Zhu et al. طريقة جديدة متعددة النماذج للكشف عن أخطاء التقدير التكيفي تعتمد على مرشحات النواة التكيفية ، والتي تدرك تقدير قيمة حالة الطيران الحقيقية واكتشاف خطأ المشغل عبر الإنترنت بأداء جيد13.

بالإشارة إلى البحث السابق ، تم تصميم طرق الكشف عن الأخطاء المقابلة. تتغير مقاومة اللفات فجأة عند حدوث أعطال كهربائية ، مثل أعطال الدائرة المفتوحة أو أعطال الدائرة القصيرة. لذلك ، تم تصميم مرشح تكيفي بناء على خوارزمية NLMS لتحديد مقاومة اللفات ، والتي يمكن أن تحدد ما إذا كان قد حدث عطل كهربائي. يؤدي الجمع بين مرشح تكيفي وخوارزمية NLMS لتقليل تغيير متجه المعلمة إلى تأثير تقارب أفضل وأسرع14. بالنسبة لأعطال الوحدة الهيدروليكية ، تم اقتراح خوارزمية تقدير سرعة الدوران بناء على العلاقة التحليلية الواضحة بين سرعة دوران المضخة وموضع أسطوانة التشغيل. تم اكتشاف الأعطال الهيدروليكية EHA عبر الإنترنت من خلال مقارنة سرعة الدوران المقدرة بالسرعة الفعلية في الوقت الفعلي.

في هذه الورقة ، تم اعتماد طريقة اختبار تجمع بين المحاكاة والتجارب. أولا ، تم بناء نموذج رياضي ل EHA ، وتم إجراء محاكاة لطريقة اكتشاف الأخطاء المقترحة. وشملت المحاكاة التحقق من طرق الكشف في ظروف الحقن غير الخاطئ والخاطئ. بعد ذلك ، تم تحقيق طريقة اكتشاف الخطأ في وحدة التحكم المؤازرة الحقيقية. وأخيرا تم تحليل نتائج عمليات المحاكاة والتجارب ومقارنتها لتقييم فعالية طريقة اكتشاف الأخطاء.

Protocol

1. إنشاء نموذج محاكاة EHA

  1. افتح برنامج المحاكاة على جهاز كمبيوتر.
  2. قم ببناء نموذج المحاكاة ل EHA (الشكل 2) ، وفقا للمعادلات الرياضية لنموذج EHA15 ، وقم بإجراء PI ثلاثي الحلقات كوحدة تحكم. قم بتغليف الوحدة الهيدروليكية (الشكل 2C) والوحدة الكهربائية (الشكل 2B) ووحدة التحكم (الشكل 2B ، D) في ثلاثة نماذج فرعية.
    ملاحظة: المعادلات الرياضية لنموذج EHA هي كما يلي في مكافئ (1):
    figure-protocol-616 (1)
    في هذه المعادلة ، U e هو جهد المحرك ، K e هو معامل القوة الدافعة الكهربائية الخلفية للمحرك ، ωm هي سرعة دوران المحرك ، L هو الحث المكافئ للمحرك ، i هو تيار اللف ، R هي مقاومة اللف ، Kt هو معامل عزم الدوران للمحرك ، J m هي لحظة القصور الذاتي الدوار ، Bm هو معامل الاحتكاك للمحرك ، q هو إزاحة المضخة ، Pf هو فرق الضغط بين الغرفتين في الأسطوانة الهيدروليكية ، A هي المنطقة الفعالة للمكبس ، x هي موضع قضيب المكبس ، V0 هو حجم التجويف الفعال للأسطوانة الهيدروليكية ، B هو معامل الحجم الأكبر للزيت الهيدروليكي ، Kil هو معامل التسرب الداخلي الكلي للنظام ، M هو كتلة المكبس والحمل ، Kf هو معامل التخميد اللزج للأسطوانة الهيدروليكية ، و Fex هي قوة الحمل الخارجية.
  3. قم ببرمجة المرشح التكيفي استنادا إلى خوارزمية NLMS في ملف M ، والذي يمكن استدعاؤه في وقت التشغيل.
    ملاحظة: يتم عرض اشتقاق المرشح التكيفي استنادا إلى خوارزمية NLMS هنا. يمكن الحكم على الأعطال الكهروميكانيكية من خلال تحديد مقاومة اللف ، ومعادلة المحرك المنفصلة هي كما يلي:
    figure-protocol-1948(2)
    في هذه الصيغة، ts هو زمن أخذ العينات، و R(k) و L(k) هي المعلمات التي يلزم تحديدها. مكافئ (2)يمكن كتابتها على النحو التالي:
    figure-protocol-2242(3)
    في هذه الصيغة، figure-protocol-2352
    عن طريق إضافة عنصرين لمتجه المعلمة θ(k)، وقت أخذ العينات، ts، يمكن القضاء عليها للحصول على المقاومة ، R(k). عندما يفشل أي من اللفات ثلاثية الطور ، R(k) ينحرف عن القيمة العادية.
    يمكن بناء مرشح تكيفي من مكافئ (3)، وخطأ تقدير عامل التصفية كما يلي:
    figure-protocol-2777(4)
    في هذه الصيغة، e(k) هي إشارة عشوائية متقلبة. متى e(k) صغير بما فيه الكفاية ، القيمة المقدرة للمرشح هي ŷ(k). أخيرا ، إذا كان يمكن أن يتقارب مع الناتج الحقيقي ، y(k) ، للنظام ، ثم متجه المعلمة θ (k) يتقارب مع معلمات النظام الحقيقية.
    تأخذ خوارزمية المربع المتوسط الأدنى (LMS) الحد الأدنى لمتوسط الخطأ التربيعي كمعيار لتحقيق التنبؤ والتصفية الأمثل. قم بإجراء ضبط تكراري تلقائي لجعل θ(k) تتقارب مع القيمة الحقيقية للنظام. التعبير عن دالة التكلفة كما يلي:
    figure-protocol-3418(5)
    في هذه الصيغة، figure-protocol-3528
    Q(k) هو متجه الارتباط المتبادل ل y(k) و x(k). R(k) هي مصفوفة الارتباط الذاتي لمتجه الإدخال.
    وفقا لطريقة النسب الأكثر حدة ، فإن صيغة التكرار ل θ(k) يقترب الحل الأمثل على النحو التالي:
    figure-protocol-3914(6)
    في هذه الصيغة، µ هو حجم الخطوة المتغير التكيفي. في العملية التكرارية الفعلية ، يتم استخدام قيم نقطة أخذ العينات الحالية لتقدير Q(k) و R(k)، والتي يمكن التعبير عنها على الصورة: figure-protocol-4246 و figure-protocol-4338.
    بعد ذلك ، يمكن تبسيط خوارزمية LMS على النحو التالي:
    figure-protocol-4487(7)
    يمكن لخوارزمية LMS أن تجعل θ(k) تتقارب تدريجيا مع معلمات النظام الحقيقية.
    في التطبيقات العملية ، عادة ما تستخدم خوارزمية NLMS للتغلب على سرعة التقارب البطيئة لخوارزمية LMS. قيد خوارزمية NLMS هو كما يلي:
    figure-protocol-4800(8)
    باستخدام طريقة مضاعف لاغرانج لحل مشكلة التحسين المقيدة ، تكون دالة التكلفة كما يلي:
    figure-protocol-4983
    figure-protocol-5076(9)
    في هذه الصيغة،λ هو معامل لاغرانج. من أجل إيجاد الحد الأدنى لقيمة J(k)، أوجد المشتقة الجزئية ل J(k) إلى θ(k) وجعلها تساوي 0. احسب الحل على النحو التالي:
    figure-protocol-5398(10)
    ضع مكافئ (10) إلى مكافئ (8)، ثم احصل على حل λ على النحو التالي:
    figure-protocol-5605(11)
    figure-protocol-5702(12)
    من أجل التحكم في التغيير التدريجي في متجه المعلمة ، عامل الخطوة ، β، في هذه الصيغة، ويكون التعبير كما يلي:
    figure-protocol-5918(13)
    في الوقت نفسه ، من أجل تجنب صعوبة الحساب العددي بسبب متجه الإدخال الصغير ، وهو ثابت موجب صغير نسبيا ، γ، يتم تقديمه. أثبت لي وآخرون أنه عندما 0 < β < 2 and 0 < γ < 1, the NLMS algorithm can achieve better convergence effects16. التعبير النهائي هو كما يلي:
    figure-protocol-6325(14)
  4. قم ببرمجة خوارزمية تقدير سرعة الدوران في ملف M ، والذي يمكن استدعاؤه في وقت التشغيل.
    ملاحظة: يتم عرض اشتقاق خوارزمية تقدير سرعة الدوران هنا. يمكن كتابة معادلة تدفق المشغل على النحو التالي:
    figure-protocol-6624(15)
    عندما تعمل الوحدة الهيدروليكية في حالة طبيعية ، يمكن التعبير عن إجمالي فقد التدفق ، Qf ، الناجم عن ضغط الزيت والتسرب تقريبا على النحو التالي:
    figure-protocol-6886(16)
    في هذه الصيغة ، η هي الكفاءة الحجمية ل EHA.
    وبالتالي ، يمكن الحصول على العلاقة التحليلية التقريبية بين السرعة ، ωm ، والإزاحة ، x ، على النحو التالي:
    figure-protocol-7177(17)
    معادلة خطأ تقدير سرعة الدوران المنفصلة هي كما يلي:
    figure-protocol-7328
    في هذه الصيغة ، m (k) هو خطأ سرعة الدوران المقدرة وهو figure-protocol-7506 سرعة الدوران المقدرة. تعكس التغييرات في m (k) حالة عمل الوحدة الهيدروليكية. عندما ينحرفm (k) فجأة عن القيمة العادية ، فهذا يعني أن حالة الوحدة الهيدروليكية غير طبيعية ، والتي يمكن استخدامها للكشف عن الأعطال الهيدروليكية عبر الإنترنت.
  5. قم ببناء وحدة حقن الأعطال وتوفير مفاتيح حقن الأعطال (الشكل 2E ، F) ، والتي يمكنها أن تقرر ما إذا كان سيتم حقن خطأ.
  6. قم بتعيين معلمات نموذج المحاكاة وفقا للجدول 1 بالنقر المزدوج فوق المكون المحدد في كل نموذج فرعي.
  7. برمجة برنامج الرسم الذي يمكنه رسم منحنيات المحاكاة بعد الانتهاء من مجموعة من التجارب.

2. محاكاة طرق الكشف عن الأخطاء

  1. أعط أمر موضع ، وهو جيب بسعة 0.01 م وتردد 1 هرتز.
  2. أدخل قائمة النمذجة وانقر فوق الزر إعدادات النموذج . قم بتعيين معلمات عملية المحاكاة: وقت بدء 0 ثانية ، ووقت توقف 6 ثوان ، والنوع كخطوة متغيرة ، والحل تلقائي.
  3. انقر نقرا مزدوجا فوق مفاتيح تبديل حقن الخطأ لتعيين النموذج للعمل في حالة عدم وجود خطأ.
  4. انقر فوق الزر "تشغيل" لتشغيل المحاكاة وتلقي نتائج الحالة غير الخاطئة.
  5. قم بتشغيل برنامج الرسم لرسم منحنى إزاحة قضيب المكبس.
  6. انقر نقرا مزدوجا فوق مفتاح الخطأ الكهروميكانيكي لحقن عطل كهروميكانيكي عند 3 ثوان ، مما يضبط المقاومة على 1000 Ω لمحاكاة خطأ الدائرة المفتوحة لملفات المحرك.
  7. كرر الخطوتين 2.4 والخطوة 2.5 للحصول على نتائج لحالة الخطأ الكهروميكانيكي. قم بتشغيل برنامج الرسم لرسم منحنيات إزاحة قضيب المكبس وتحديد المقاومة.
  8. أدر مفتاح الخطأ الهيدروليكي للإدخال لحقن خطأ هيدروليكي عند 3 ثوان ، مما يزيد من قيمة التسرب إلى 2.5 × 10−93 / ث) / باسكال لمحاكاة خطأ الوحدة الهيدروليكية.
  9. كرر الخطوتين 2.3 والخطوة 2.4 للحصول على نتائج حالة الخطأ الهيدروليكي. قم بتشغيل برنامج الرسم لرسم منحنيات إزاحة قضيب المكبس ونتائج تقدير سرعة الدوران.

3. إنشاء المنصة التجريبية (الشكل 3)

  1. اضبط جهاز الكمبيوتر الشخصي و EHA ووحدة التحكم المؤازرة في موضعها. يظهر EHA في الشكل 4 ، ويظهر جهاز التحكم المؤازر في الشكل 5.
  2. قم بتوصيل الأجزاء الكهربائية.
    1. قم بتوصيل مستشعرات EHA بمنافذ المستشعر لوحدة التحكم المؤازرة عبر العديد من مقابس الطيران.
    2. قم بتوصيل منفذ محرك EHA بمنفذ العاكس لوحدة التحكم المؤازرة عبر قابس الطيران.
    3. قم بتوصيل وحدة التحكم المؤازرة بقوة التحكم وقوة القيادة عبر قابس الطيران.
      تنبيه: قم بإيقاف تشغيل الجهد مؤقتا من أجل السلامة.
  3. إنشاء اتصال بين وحدة تحكم المؤازرة وجهاز الكمبيوتر.
    1. افتح واجهة البرنامج المضيف (الشكل 6) على جهاز الكمبيوتر.
    2. قم بتوصيل الكمبيوتر ووحدة التحكم المؤازرة من خلال كابل تسلسلي من 422 إلى USB لإعداد الاتصال.
    3. توفير قوة التحكم لوحدة التحكم المؤازرة. جهد طاقة التحكم هو 24 فولت تيار مستمر.
    4. حدد المنفذ التسلسلي المناسب من النافذة المنسدلة VISA Resource Name في البرنامج.
      ملاحظة: إذا لم يتم إنشاء الاتصال بنجاح، فتحقق من الكبل أو أعد تشغيل البرنامج حتى يتم إنشاء اتصال RS422.
    5. انقر على يجري زر لبدء تشغيل البرنامج.
    6. راقب منطقة الاستقبال والمنحنيات المقابلة للبرنامج لتحديد ما إذا كانت وظيفة استقبال البيانات طبيعية. انقر فوق الزر Solenoid Valve 1 لمراقبة ما إذا كان صمام الملف اللولبي يحتوي على صوت سحب ، وتحديد ما إذا كانت وظيفة نقل البيانات طبيعية.

4. تجربة طريقة الكشف عن الخطأ

  1. توفير طاقة محرك الأقراص لوحدة التحكم المؤازرة وضبط الجهد على 50 فولت تيار مستمر.
    ملاحظة: يضمن تشغيل الجهد المنخفض بجهد 50 فولت تيار مستمر العمل الآمن نظرا لأن النظام خال من الحمل.
  2. انقر فوق الزر EHA Switch الموجود في البرنامج لتعيين EHA في حالة تشغيل. انقر فوق الزر سجل البيانات لبدء تسجيل البيانات . تتضمن البيانات المسجلة الموضع الفعلي ، والموضع المستهدف ، والسرعة الفعلية ، والسرعة المستهدفة ، وتيار الحافلة ، والجهد ، وما إلى ذلك.
  3. إجراء تشغيل مسبق ل EHA. أعط أوامر الموضع على البرنامج ، والتي تتضمن خطوة +0.005 م و -0.005 م. لاحظ ما إذا كان EHA يعمل بشكل طبيعي.
    تنبيه: إذا كان EHA لا يعمل بشكل طبيعي ، فتحقق من الخطأ فورا قبل متابعة هذه التجربة.
  4. أعط أمرا للموضع على البرنامج ، وهو جيب بسعة 0.01 متر وتردد 1 هرتز.
  5. لاحظ ما إذا كانت المقاومة المحددة وسرعة الدوران المقدرة متوافقة مع القيم في ظل ظروف التشغيل غير الخاطئة.
  6. أعد أمر الموضع إلى حالته الأصلية إذا كانت النتيجة صحيحة. انقر فوق الزر EHA Switch لإيقاف EHA وقطع طاقة محرك الأقراص ، وإيقاف برنامج الكمبيوتر المضيف ، ومقاطعة الاتصال بين وحدة التحكم المؤازرة وجهاز الكمبيوتر.
  7. تصدير البيانات التجريبية وتحليل البيانات ورسم منحنيات النتائج التجريبية باستخدام برامج الرسم.
  8. تحليل النتائج التجريبية، ومقارنتها بنتائج المحاكاة لاستخلاص النتائج.

النتائج

في المحاكاة ، يظهر الموضع الفعلي ومنحنى موضع الهدف لقضيب مكبس EHA في حالة عدم الخطأ في الشكل 7. وفقا للمنحنى ، كان النظام يعمل بشكل طبيعي ، مع خصائص ديناميكية جيدة. يوضح الشكل 8 الموضع الفعلي ومنحنى موضع الهدف لقضيب المكبس EHA في حالة حقن الخطأ الكهروميكانيكي. و?...

Discussion

عند إجراء هذه الخطوات التجريبية ، كان من المهم ضمان قدرة الخوارزمية في الوقت الفعلي من أجل الحصول على نتائج حسابية دقيقة. تم اعتماد الضوضاء البيضاء في عملية اكتساب الإشارة لمحاكاة خصائص المستشعر الفعلي من أجل جعل المحاكاة أقرب إلى الواقع. في عمليات المحاكاة والتجارب ، تم تطبيق مرشحات الم?...

Disclosures

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة معروفة أو علاقات شخصية يمكن أن تؤثر على العمل المذكور في هذه الورقة.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من قبل مشروع الطائرات المدنية الصينية (رقم MJ-2017-S49) والصين

مؤسسة علوم ما بعد الدكتوراه (رقم 2021M700331).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
LabVIEWNINI LabVIEW 2018
Matlab/SIMULINKMathWorks.IncR2020a
Personal ComputerLenovoY7000 2020H
24V Switching Power SupplyECNKOS-250-24
Programmable Current SourceGreens PaiGDP-50-30

References

  1. Fu, Y., et al. Review on design method of electro-hydrostatic actuator. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics. 43 (10), 1939-1952 (2017).
  2. Qi, H., et al. Modelling and simulation of a novel dual-redundancy electro-hydrostatic actuator. 2015 International Conference on Fluid Power and Mechatronics (FPM) IEEE. , 270-275 (2015).
  3. Chao, Q., et al. Integrated slipper retainer mechanism to eliminate slipper wear in high-speed axial piston pumps. Frontiers of Mechanical Engineering. 17, (2022).
  4. Yoo, M., et al. A resilience measure formulation that considers sensor faults. Reliability Engineering& System Safety. 199, 106393 (2019).
  5. Fang, J., et al. Online inverter fault diagnosis of buck-converter BLDC motor combinations. IEEE Transactions on Power Electronics. 30 (5), 2674-2688 (2015).
  6. Lisnianski, A., et al. Power system structure optimization subject to reliability constraints. Electric Power Systems Research. 39 (2), 145-152 (1996).
  7. Fu, T., Wang, L., Qi, H., Liu, H. Fault diagnosis and management of electric hydrostatic actuator. Machine Tool & Hydraulics. 38 (9), 120-124 (2010).
  8. Maddahi, A., Kinsner, W., Sepehri, N. Internal leakage detection in electrohydrostatic actuators using multiscale analysis of experimental data. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 65 (12), 2734-2747 (2016).
  9. Guo, S., et al. Hydraulic piston pump in civil aircraft: Current status, future directions and critical technologies. Chinese Journal of Aeronautics. 33 (01), 16-30 (2020).
  10. Jackson, E. Real-time model-based fault detection and diagnosis for automated systems. IEEE Industry Applications Society Dynamic Modeling Control Applications for Industry Workshop. , 26-28 (1997).
  11. Alcorta, G. E., Zolghadri, A., Goupil, P. A novel non-linear observer-based approach to oscillatory failure detection. 2009 European Control Conference (ECC). , 1901-1906 (2009).
  12. Castaldi, P., et al. Design of residual generators and adaptive filters for the FDI of aircraft model sensors. Control Engineering Practice. 18 (5), 449-459 (2010).
  13. Zhu, P., Dong, W., Mao, Y., Shi, H., Ma, X. Kernel adaptive filtering multiple-model actuator fault diagnostic for multi-effectors aircraft. 2019 12th Asian Control Conference (ASCC). , 1489-1494 (2019).
  14. Hidayat, R., Ramady, G. D., Lestari, N. S., Mahardika, A. G., Fadriani, H. Optimization of normalized least mean square algorithm of smart antenna beamforming for interference mitigation. Journal of Physics: Conference Series. 1783, 012085 (2021).
  15. Fu, J., et al. Modelling and simulation of flight control electromechanical actuators with special focus on model architecting, multidisciplinary effects and power flows. Chinese Journal of Aeronautics. 30 (1), 47-65 (2017).
  16. Li, Z., et al. New normalized LMS adaptive filter with a variable regularization factor. Journal of Systems Engineering and Electronics. 30 (2), 259-269 (2019).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

JoVE 188 NLMS

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved