《限制環境下智慧型材料驅動電靜液作動器關鍵技術研究》是依託南京航空航天大學，由朱玉川擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：限制環境下智慧型材料驅動電靜液作動器關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱玉川
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請項目基於國內外智慧型材料驅動作動器發展研究現狀，並針對我國航空航天領域對高性能作動器的技術需求及其特殊工作環境，提出主動式二維旋轉閥芯頻率整流電靜液作動器新方案，深入系統地開展集智慧型材料電子驅動、電-機轉換、機-液轉換、頻率整流與換向、狀態感知與控制以及作動輸出於一體的新型電靜液作動器的基礎研究。重點解決智慧型材料驅動電靜液作動器的能量產生、傳遞、轉換與作用規律、多場耦合對作動器輸出參數作用機制與作動器多功能集成最佳化理論與性能調控等基礎科學問題，建立智慧型材料驅動電靜液作動器理論體系，突破電驅動低功耗設計、主動式旋轉閥芯高頻單向閥、作動器多變數感知控制、智慧型材料磁滯與機構運動耦合等關鍵技術，為研製面向功率電傳與航空發動機高頻電液轉換與控制的新型高性能作動器提供基礎支撐，研製出原理樣機與測試試驗裝備，提升我國機載高性能作動器研製技術水平。
結題摘要
項目背景：電靜液作動器廣泛套用於現代分散式飛機舵面操縱、發動機變數控制等航空領域，區別於傳統伺服閥控作動器，新型疊堆智慧型材料驅動電靜液作動器具有結構顯著簡化、無節流控制、效率與可靠性高等優勢。與此同時，該新原理作動器在多場耦合與能量轉換規律、高頻配流、雙向伺服控制等方面的難題也對該作動器的發展提出了新的挑戰。主要研究內容：面向航空領域空間小、溫度高等限制環境，以智慧型材料驅動電靜液作動器多場耦合與能量轉換規律為研究重點，著力於突破作動器電磁低功耗驅動、作動器感測與控制以及高頻配流等關鍵技術，建立新原理智慧型材料驅動電靜液作動器設計、最佳化、伺服控制與性能測試評價理論。重要結果：（1）系統建立疊堆智慧型材料驅動被動閥配流電靜液作動器完整理論模型，全面表征了作動器電-磁-機-液-熱多場耦合作用效應與能量傳遞轉換規律，描述作動器工作頻率範圍寬、精度高；（2）提出全新主動配流疊堆智慧型材料驅動電靜液作動器，柱塞運動與流體配流獨立調節、作動器結構與控制自由度大；（3）發展了軸徑向分布雙柱塞泵與作動器電子換向與電子調速新方法，國內外率先實現了智慧型材料驅動電靜液作動器雙向伺服控制，具有無節流、高效高精度等特點。關鍵數據：（1）軸徑向雙柱塞驅動作動器最佳驅動頻率範圍為150～200Hz，最大無負載輸出流量可達3.39L/min；（2）採用基於電子調相換向+電子調幅調速的位置控制策略，作動器階躍回響時間約0.169s，穩態誤差小於0.05mm，跟蹤峰峰值6mm、頻率1Hz正弦位移時誤差均方根值0.0728mm。科學意義：提出全新結構主動配流軸向與徑向布局雙柱塞獨立驅動磁致伸縮電靜液作動器，並可進一步擴展至新型多柱塞獨立驅動泵與電靜液作動器，打破傳統多柱塞泵柱塞之間幾何約束所致的運動耦合，從原理上拓展了多柱塞泵變數控制自由度；提出一種基於電子調幅調速與電子調相換向結合的作動器位置伺服控制新方法，擴大了該技術領域的研究空間，為高效率高精度作動器伺服控制提供了新技術選擇。
