Design og anvendelse av en feildeteksjonsmetode basert på adaptive filtre og rotasjonshastighetsestimering for en elektrohydrostatisk aktuator

Summary

I dette papiret introduseres et adaptivt filter basert på en normalisert minste gjennomsnittlige kvadrat (NLMS) algoritme og en rotasjonshastighetsestimeringsmetode for å oppdage de elektriske og hydrauliske feilene i den elektrohydrostatiske aktuatoren (EHA). Effekten og gjennomførbarheten av de nevnte metodene er verifisert gjennom simuleringer og eksperimenter.

Abstract

Den elektrohydrostatiske aktuatoren (EHA) er et lovende aktiveringsapparat som brukes i flykontrollsystemer for flere elektriske fly (MEA) på grunn av sin høye effekttetthet og lave vedlikehold. Siden systemets pålitelighet reduseres med økende kompleksitet, blir feildeteksjon stadig viktigere. I dette papiret ble et adaptivt filter designet basert på en normalisert minste gjennomsnittlige kvadrat (NLMS) algoritme, som kunne identifisere motstanden til motorviklingene online for å oppdage elektriske feil i EHA. I tillegg, basert på det analytiske forholdet mellom rotasjonshastighet og forskyvning, ble en rotasjonshastighetsestimeringsmetode designet. Ved å sammenligne den faktiske rotasjonshastigheten med den estimerte, kunne hydrauliske feil oppdages. For å verifisere effekten av den nevnte metoden ble programvare brukt for modellering og simuleringer, som inkluderte feilinjeksjon og deteksjon. På dette grunnlaget ble en eksperimentell plattform bygget og deretter utsatt for en rekke valideringseksperimenter. Resultatene indikerer at feildeteksjonsmetoden har potensial til å oppdage elektriske og hydrauliske feil i en EHA.

Introduction

Den elektrohydrostatiske aktuatoren (EHA) er en nøkkelkomponent for flygekontroll i flere elektriske fly (MEA). Den typiske strukturen for en EHA er vist i figur 1. Den kompakte strukturen garanterer høy effekttetthet, lite vedlikehold og høyere feiltoleranse og sikkerhet sammenlignet med den tradisjonelle hydrauliske servoaktuatoren (HSA)¹. Den nåværende påliteligheten til EHA kan imidlertid ikke oppfylle de praktiske kravene til flere elektriske fly². Som et resultat har redundansteknologi blitt introdusert i utformingen av EHA. For å maksimere effektiviteten til redundansteknologien, bør ....

Protocol

1. Etablering av simuleringsmodellen EHA

1. Åpne simuleringsprogramvaren på en PC.
2. Bygg simuleringsmodellen for EHA (figur 2), i henhold til de matematiske ligningene i EHA-modellen¹⁵, og utfør en tre-sløyfe PI som kontroller. Kapsle inn hydraulikkmodulen (figur 2C), elektrisk modul (figur 2B) og kontroller (figur 2B, D) i tre undermodeller.
   MERK: De matematiske ligningene til EHA-modellen er som følger i Eq (1):
   

Discussion

Når du gjennomførte disse eksperimentelle trinnene, var det viktig å sikre algoritmens sanntidsevne for å oppnå nøyaktige beregningsresultater. Den hvite støyen i signalinnsamlingsprosessen ble tatt i bruk for å simulere egenskapene til den faktiske sensoren for å gjøre simuleringen nærmere virkeligheten. I simuleringene og eksperimentene ble glidende gjennomsnittsfiltre brukt for å redusere svingningene i den identifiserte motstanden og estimerte rotasjonshastigheten, noe som gjorde feilegenskapene mer stabi.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
LabVIEW	NI	NI LabVIEW 2018
Matlab/SIMULINK	MathWorks.Inc	R2020a
Personal Computer	Lenovo	Y7000 2020H
24V Switching Power Supply	ECNKO	S-250-24
Programmable Current Source	Greens Pai	GDP-50-30